• Author / Uploaded
• Diego Muñoz

Citation preview

MARCO TEORICO CONVECCION NATURAL

MARCO TEORICO CONVECCION FORZADA

En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba. La convección recibe el nombre de convección forzada si el fluidoes forzado a fluir sobre la superficie mediante medios externos como un ventilador, una bomba o el viento. El movimiento del fluido es generado por fuerzas impulsoras externas. Por ejemplo: aplicaciónde gradientes de presión con una bamba, un soplador, etc.

Se recurre a la convección forzada siempre que se quiera incrementar la velocidad de la transferencia de calor desde un objeto caliente.Por ejemplo, se enciende el ventilador en los días cálidos de verano para ayudar a que nuestro cuerpo se enfríe de manera más eficaz. Entre mayor sea la velocidad del ventilador, mejor se siente. Seagita la sopa o se sopla sobre una rebanada de pizza caliente para hacer que se enfríen más rápido. En los días invernales de mucho viento se siente mucho más frío de lo que en realidad hace. La soluciónmás simple para los problemas de calentamiento en el empaque de los dispositivos electrónicos es usar un ventilador suficientemente grande.

La transmisión de calor por convección forzada se lleva a cabo por medio de la fuerza de resistencia al movimiento de arrastre. Es utilizado en la mayoría de los motores para un enfriamiento eficiente. Ventiladores, bombas y viento. Las características del fluido están determinadas por una fuerza externa. Primeramente se hallan los perfilesde velocidad, que se utilizan para calcular los perfiles de temperatura. El número de Nusselt depende de los números de Reynolds y Pranddtl. Aquí D es el diámetro del tubo, Rees el número de Reynolds y Pr y Pé son Ios números de Prandtl y Péclet NÚMERO DE NUSSELT. q0 =constante D= diámetro k= coeficiente de transferencia de calor El número deNusselt también se expresa Donde: L = longitud característica. kf = conductividad térmica del fluido. h =l coeficiente de transferencia de calor. Un método de uso común paracalcular si el flujo es laminar o turbulento es mediante la idea del número de Reynolds, ReL Donde µk es la viscosidad del fluido. V es la velocidad del flujo del fluido L es lalongitud

La fuerza que un fluido en movimiento ejerce sobre un cuerpo en la dirección del flujo se llama resistencia al movimiento, y ésta se debe a los efectos combinados de lapresión y de las fuerzas cortantes sobre la pared (fricción superficial) en la dirección del flujo. En el caso de una placa delgada alineada paralela al flujo, la resistencia al movimiento depende sólode la fuerza cortante en la pared y es independiente de la presión, si la placa se coloca perpendicular a la dirección del flujo entonces dependería únicamente de la presión. El coeficiente deresistencia al movimiento adimensional está definido como: CD= FD12 ρV2A………(1) Donde FD es la fuerza de resistencia al movimiento, ρ es la densidad, V, velocidad de la corriente, A es el área frontal(área proyectada sobre una superficie perpendicular a la dirección del flujo). Para flujo paralelo sobre placas planas A es el área superficial. El coeficiente total de resistencia al movimiento, esigual a la suma de la resistencia debida a las fuerzas de fricción superficial o cortante y resistencia debida a la presión. CD=CD,fricción+CD,presión Para una placa plana el coeficiente total sólodepende del coeficiente de fricción Cf. La resistencia al movimiento por la presión es proporcional a la diferencia de presiones que actúan sobre el frente y la parte posterior del cuerpo sumergido ydel área frontal. Debido a que cuando un fluido fluye sobre la superficie de un cuerpo a una temperatura Ts, la temperatura del fluido toma éste valor en el contacto con la superficie hasta el valor dela temperatura original del fluido T∞, es necesario evaluar las propiedades del fluido utilizando a una temperatura de película Tf=Ts+T∞2 Los coeficientes locales de resistencia al movimiento y deconvección varían a lo largo de la superficie.