Resumen Tema 4: Transferencia de calor por convección
Koro Itsaso Uriarte Mayora
La transferencia de calor por convección se expresa por la ley de Newton:
- (1)
Donde h es el coeficiente de convección de calor que también puede ser expresado como:
(2)
El número de Nusselt, es el coeficiente de transferencia de calor adimensional, se
define como
(3)
donde k es la conductividad térmica del fluido y Le es la longitud característica.
El movimiento intensamente ordenado de los fluidos caracterizado por líneas suaves
de corriente se denomina laminar y movimiento intensamente desordenado que por
lo general se tiene a altas velocidades y se caracteriza por fluctuaciones de la velocidad
se llama turbulento. Las fluctuaciones aleatorias y rápidas de los grupos de partículas
del fluido, llamadas remolinos, proporcionan un mecanismo adicional para la
transferencia de la cantidad de movimiento y del calor.
La región del flujo afectada por la presencia del límite sólido se denomina capa límite
de la velocidad.
La región de flujo sobre la superficie en la cual la variación de la temperatura en la
dirección perpendicular a esa superficie es significativa es la capa límite térmica. El
espesor relativo de las capas límite de la velocidad y térmica se describe por medio
del número adimensional de Prandtl, definido como
=
Para el flujo externo, el número adimensional de Reynolds se expresa como
Las ecuación de cantidad de movimiento para el flujo incompresible, bidimensional y
estacionario con propiedades constantes se determinan a partir de balances de la
masa, como
