Transferencia De Calor

Transferencia de calor por Convección
* LEY BASICA PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

Donde h es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie del cuerpo y es la temperatura del fluidolejos del cuerpo.
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazandoel fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también elintercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en elfluido.
* COEFICIENTE DE PELICULA.
También es conocido como coeficiente pelicular. Es un parámetro importante de la Convección de calor.
El coeficiente de película o coeficiente de convección, representado habitualmente como (h), cuantifica la influencia de las propiedades del fluido, de la superficie y del flujo cuando se produce transferencia de calor por convección.
El coeficientede película interior (hi): para un serpentín de puede calcular a partir de la expresión:
Hid/k = 0.023 (du/)0.8(Cp/K)0.4
Si se utiliza agua en el serpentín.
Esta ecuación se ha obtenido para tubos rectos, en el caso de serpentines se obtiene una trasmisión de calor algo más elevada para las mismas condiciones físicas, por lo que queda:
Hi (serpentín) = hi (tubo recto)(1+3.5d/dc)
Donde (d) esel diámetro interior del tubo y (dc) el diámetro de la hélice.
El coeficiente de película exterior (ho): está determinado por las propiedades físicas del líquido y por el grado de agitación alcanzado. Esta ultima magnitud es difícil de expresar de forma cuantitativa y se suele utilizar el número adimensional L2N. La expresión resultante es para tanques cilíndricos:
Hodv/K = 34(L2N/) 0.5 (Cp/K)0.3 (dg/dp)0.8 (w/dc)0.25 (L2dv/do3)0.1
do = diámetro del tubo.
dg = diámetro espaciado entre espiras.
dc = diámetro de la hélice.
dp = la altura del serpentín.
W = la dimensión del agitador.
* CONVECCION FORZADA EN FLUJO LAMINAR, TRANSICION Y TURBULENTO.
En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba.
Cuando el gradientede velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía, el resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias definidas, y todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria.  Este tipo de flujo fue identificado por  O. Reynolds yse denomina “laminar”, queriendo significar con ello que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas.
Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al fluido, y estas adquieren una energía de rotación apreciable, la viscosidad pierde su efecto, y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria.  Al pasar de unas trayectorias a...