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Punto Nro 9.

Convección desde una placa plana

Es un hecho bien conocido que una placa de metal caliente se enfría más rápidamente si se coloca frente a un ventilador que si se expone al aire quieto. Se dice que el calor es disipado
por convección y que el proceso de transferencia de calor es por convección. La convección
es el término que se usa para describir la transferencia de calordesde una superficie a un fluido
en movimiento. En contraposición con la conducción, la convección implica transporte de
energía y de materia, por lo tanto, esta forma de transmisión de calor es posible solamente en
los fluidos y es además característica de ellos.


CAPA LÍMITE TÉRMICA SOBRE PLACA PLANA.

En una corriente fluida que circula sobre una placa plana en régimenturbulento, se pueden distinguir dentro de la capa límite según una misma sección transversal, tres subcapas de fluido contenidas en la capa límite térmica, con unos límites de separación no muy bien diferenciados. La primera, subcapa viscosa, se encuentra en las proximidades de la pared; en ella prácticamente no existen remolinos y, por lo tanto, la variación de la cantidad de movimiento se debeexclusivamente a la viscosidad. La segunda zona, subcapa de transición, se corresponde con un régimen intermedio, y en ella se produce una variación de la cantidad de movimiento debido a la viscosidad y a la turbulencia.

La tercera zona, subcapa turbulenta, se corresponde con la parte principal de la corriente que ocupa casi toda la sección transversal del tubo; es la zona en la que existenturbulencias de intensidad relativamente pequeña, aunque los remolinos sean grandes; los gradientes de la velocidad respecto a la distancia a la pared son relativamente pequeños, por lo que las variaciones de la cantidad de movimiento predominantes, son debidas a los esfuerzos de Reynolds t turb en régimen turbulento.


En lo que sigue se supondrá que tanto los gradientes de temperatura dentro de lacapa límite térmica, como los gradientes de velocidades, dentro de la capa límite hidrodinámica, están perfectamente desarrollados y superpuestos, cumpliéndose que [pic] por lo que para Pr = 1, las dos capas límite coinciden.

Si Pr < 1, la capa límite térmica es más gruesa que la hidrodinámica y cuando Pr > 1, sucede todo lo contrario.
















CORRELACIONESANALÍTICAS PARA LA CONVECCIÓN NATURAL EN PLACA
PLANA VERTICAL.

Uno de los problemas más simples y comunes de convección natural acontece cuando una superficie vertical se somete a un enfriamiento o a un calentamiento mediante un fluido.
Por comodidad supondremos que las capas límite térmica e hidrodinámica coinciden Pr = 1; en principio, la capa límite es laminar, pero a una cierta distancia delborde, y dependiendo de las propiedades del fluido y del gradiente térmico, puede suceder la transición a régimen turbulento, lo cual sucede cuando (Gr Pr) > 109, el número de Grashoff es de la forma:

[pic]3)/ V2

[pic]

Para un gas ideal [pic]

Dado que la convección natural es consecuencia de una variación de la densidad, el flujo correspondiente es un flujo compresible; pero, como ladiferencia de temperaturas entre la pared y el fluido es pequeña, se puede hacer un análisis, tanto de las componentes de la velocidad u(x,y), v(x,y) como de la temperatura T(x,y), considerando a la densidad constante, excepto en el término (ρ g), en el que ρ debe considerarse como función de la temperatura, ya que la variación de ρ en este término es el causante de la fuerza ascensional.Convección natural en placa vertical

Punto Nro 10.

Flujo laminar en tubo circular

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido...