Reynolds

TRANSFERENCIA DE CALOR
Número de REYNOLDS (Re).- Representa la relación que existe entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas que actúan sobre un elemento de volumen de un fluido. Es un indicativo del tipo de flujo del fluido, laminar o turbulento.



- Donde Uf es la velocidad del flujo del fluido a una distancia lo suficientemente alejada de la superficie.
- Lc es la longitudcaracterística: para una placa plana Lc = distancia al borde de ataque de la placa. Para un tubo de sección circular Lc = Diámetro ( D ). Para un tubo de sección no circular Lc = Diámetro hidráulico ( Dhid ).

- n es la viscosidad cinemática.
- Un valor grande del número de Reynolds indica régimen turbulento.
- Un valor pequeño del número de Reynolds indica régimen laminar.
- El valor delnúmero de Reynolds para el cual el flujo se vuelve turbulento es el número crítico de Reynolds. Este valor crítico es diferente para las diferentes configuraciones geométricas.
- Para una placa plana Re crítico = 5 E5.
- Para tubos: si Re < 2300 el flujo es laminar. Si 2300 < Re < 10000 el flujo es de transición. Si Re > 10000 el flujo es turbulento.
- El número de Reynolds sólo se utiliza enconvección forzada
Número de GRASHOF (Gr).- Representa la relación que existe entre las fuerzas de empuje y las fuerzas viscosas que actúan sobre el fluido. Es un indicativo del régimen de flujo en convección natural, equivalente al número de Reynolds en convección forzada.



- Donde g es la aceleración de la gravedad.
- b es el coeficiente de expansión volumétrica de una sustancia; representala variación de la densidad de esa sustancia con la temperatura a presión constante. Para un gas ideal b = 1 / T; T es la temperatura absoluta en K.
- Lc es la longitud característica. Para una placa vertical del longitud L , Lc = L. Para un cilindro de diámetro D , Lc = D.
- n es la viscosidad cinemática.
- El número de Grashof sólo se utiliza en convección naturaNúmero de NUSSELT (Nu).-Representa la relación que existe entre el calor transferido por convección a través del fluido y el que se transferiría si sólo existiese conducción.
-- Se considera una capa de fluido de espesor L con sus superficies a diferentes temperaturas T1 y T2, T1 > T2, DT = T1 - T2, como se muesta en la figura:



-- El flujo de calor debido a la convección será: q-punto convección = h DT , mientrasque el flujo de calor si sólo existiera conducción sería q-punto conducción = k ( DT / L ). Dividiendo ambas expresiones:

-- En general:
donde Lc es la longitud característica.
-- Para un tubo circular:
donde D es el diámetro interior del tubo.
-- Para un tubo no circular:

donde Dhid es el diámetro hidraúlico = ( 4 Ac ) / p ; Ac: área de la sección transversal del tubo;
p: perímetro dela sección tranversal
- Cuanto mayor es el número de Nusselt más eficaz es la convección
- Un número de Nusselt de Nu = 1, para una capa de fluido, representa transferencia de calor a través de ésta por conducción pura.
- El número de Nusselt se emplea tanto en convección forzada como natural
La transferencia de calor ocurre en RÉGIMEN VARIABLE cuando la temperatura de al menos uno de lossistemas entre los que se produce la transferencia varía con el tiempo.
- Un sistema se dice CONCENTRADO cuanto la temperatura varía con el tiempo pero no con la posición espacial, es decir, en un instante dado todo el sistema se encuentra a la misma temperatura.

- Se define el número de BIOT ( Bi ) como: Bi = ( h*Lc ) / k ; donde Lc = V / As ; V : volumen del sistema ; As : superficie detransferencia del sistema.
-- Para una placa plana grande de espesor E, bañada por el mismo fluido por las dos caras Lc = E / 2 .
-- Para un cilindro de radio R, Lc = R.
-- Para una esfera de radio R, Lc = R.
- Cuando se produce transferencia de calor desde un fluido a un sistema sólido rodeado por dicho fluido, primero se transfiere el calor desde el fluido al sólido mediante convección y...