Transmisión del Calor (página 2)

Partes: 1, 2

CONVECCIÓN
La convección es un fenómeno de transporte (materia y energía) que tiene su origen en diferencias de densidad.
Cuando un fluido se calienta, se expande; en consecuencia su densidad disminuye.
Si una capa de material más fría y más densa se encuentra encima del material caliente, entonces el material caliente asciende a través del material frío hasta la superficie.
El material ascendente disipará su energía en el entorno, se enfriará y su densidad aumentará, con lo cual se hundirá reiniciando el proceso.

Ley de enfriamiento de Newton
(Gp:) Temperatura superficial

(Gp:) Temperatura del fluido libre

(Gp:) Coeficiente de
convección

(Gp:) Superficie de
intercambio

(Gp:) T superficial

(Gp:) T fluido libre

Capa límite
(Gp:) ?T

(Gp:) Valores típicos del coeficiente de convección

(Gp:) Distancia

(Gp:) Velocidad

(Gp:) Velocidad

(Gp:) Distancia

Laminar
Turbulento
Perfiles de velocidad

(Gp:) Superficie

(Gp:) Distribución de temperaturas

(Gp:) Distancia

(Gp:) Temperatura

(Gp:) Capa límite

(Gp:) T superficie

(Gp:) T fluido libre
(Gp:) (región de temperatura uniforme)

Ley de Newton del enfriamiento
Perfiles de temperaturas

Viscosidad: propiedad molecular que representa la resistencia del fluido a la deformación
Dentro de un flujo, la viscosidad es la responsable de las fuerzas de fricción entre capas adyacentes de fluido. Estas fuerzas se denominan de esfuerzo cortante (“shearing stress”) y dependen del gradiente de velocidades del fluido.
Viscosidad dinámica
Gradiente de
velocidad
(Pa · s=N·s/m2)
(1 Pa · s = 10 Poise)
(Gp:) z
(Gp:) c
(Gp:) c+dc
(Gp:) F
(Gp:) A

Viscosidad cinemática (m2s-1)
Fluidos viscosos ? fricción entre capas, disipación energía cinética como calor ?
? aportación de energía para mantener el flujo
Fluidos viscosos en régimen laminar ? fricción entre capas, disipación como calor ?
? existen intercambios de energía entre capas adyacentes de fluido

Flujo laminar y flujo turbulento
Número de Reynolds
Si Re < Re CRÍTICO ? Régimen laminar
Si Re > Re CRÍTICO ? Régimen turbulento
Valores típicos
Superficie plana: Re CRÍTICO ? 5?10-5
Conducto cilíndrico: Re CRÍTICO ? 2200

Geometría
Aspereza
Permeabilidad
Subcapa agitada
Capa superficial: flujos verticales prácticamente constantes
Capa externa
Atmósfera libre
Decenas de metros
? 1 km
Dirección del flujo ? Factores locales
Dirección del flujo ? Condiciones superficiales y rotación terrestre
Dirección del flujo ? Gradientes horizontales de P y T, rotación terrestre

(Gp:) Z
(Gp:) X
(Gp:) Y

RADIACIÓN