fisica de las radiaciones

Fenómenos de Transporte. Licenciatura en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Licenciatura en Ciencia y Tecnología Ambiental
Licenciatura en Biotecnología y Biología Molecular

COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA CALORICA PARA
CONVECCION FORZADA ALREDEDOR DE OBJETOS
SUMERGIDOS
-Cuando existe transferencia calórica hacia o desde un objeto
alrededor del cual circula un fluido, se procede de maneraanáloga a lo
planteado para flujo en conductos definiéndose un coeficiente de
transferencia calórica según:

Q = hm A(T0 − T∞ )
donde A es el área de transferencia, T0 es la temperatura media de la
superficie del sólido y T∞ es la temperatura del fluido lejos del sólido.
-También en estos sistemas se puede definir un coeficiente local de
transferencia de energía según:

dQ = hloc (T0 − T∞)dA
donde T0 es la temperatura de la superficie del sólido en un punto de
superficie dA.
-Teniendo en cuenta estas definiciones es posible evaluar los
coeficientes de transferencia calórica para flujo de fluidos alrededor de
objetos de diferentes formas.
COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA CALORICA PARA
CONVECCION FORZADA EN CILINDROS SUMERGIDOS
-En la figura se muestra la correlación de j H =Num
1

vs Re para

Re Pr 3
un cilindro con una alta relación L/D con su eje perpendicular a una
corriente que se aproxima con una velocidad v∞ y una temperatura T∞.
-Las propiedades físicas del fluido están evaluadas a T f =

(T0 + T∞ ) .
2

-Esta correlación corresponde a un coeficiente medio de transferencia
calórica "hm".

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-En la figura se muestra la variación de hloc en función de θ. Como
puede verse el fenómeno local es muy complejo.

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-Para θ=0 (punto de estancamiento) el coeficiente toma altos valores y
luego va disminuyendo a medida que aumenta el espesor de la capa
límite.
-Para 103 < Re < 105 la separación de la capa límite ocurre cada vez a
ángulos menores y en el punto donde dicha separación se produce, el
gradiente de velocidad es nulo y por lo tanto el coeficiente detransferencia alcanza un mínimo.
-Los torbellinos formados después de la separación de la capa límite
provocan un aumento de "hloc".
-Para Re muy altos la capa límite pasa de laminar a turbulenta, con lo
cual el punto de separación se desplaza hacia mayores valores de θ y la
presencia de mayores torbellinos conduce a elevados valores de "hloc".
COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA CALORICA PARA
CONVECCIONFORZADA EN ESFERAS SUMERGIDAS
-Al igual que para cilindros es posible definir coeficientes de
transferencia calórica medio y local.
-El coeficiente local muestra un comportamiento cualitativo similar al
de cilindros.
-El coeficiente medio se encuentra correlacionado en términos de
2
hm D
vs Re Pr 3 .
Num =
kf
-La correlación puede ser representada matemáticamente con la
siguienteecuación:

1

ˆ
⎡ Dv∞ ρ f ⎤ 3 ⎡ C pf μ f
hm D
= 2 + 0.6 ⎢
⎥ ⎢
μf ⎥ ⎢ kf
kf
⎢
⎣
⎦ ⎣

1

⎤ 3
⎥
⎥
⎦

-Esta ecuación predice que para un fluido en reposo absoluto (v∞=0) el
Num es igual a 2. Este valor puede ser deducido a partir del balance
microscópico de energía interna.

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-Así, si suponemos reposo absoluto del fluido, en él solo puede existir
conducción radial. Por lo tanto el balance microscópico de energía
interna queda:

∂ ⎛ 2 ∂T ⎞
⎜r
⎟=0
∂r ⎝ ∂r ⎠
Condiciones de contorno:

⎧r = R ⋅ ⋅ ⋅ T = T0
⎨
⎩r = ∞ ⋅ ⋅ ⋅ T = T∞
-Integrando:

dT C1
=
dr r 2
C
T = − 1 + C2
r...