Convección natural y convección forzada

¿Qué se entiende por
convección natural y convección
forzada?

• Convección natural: En la convección
  natural el flujo resulta solamente de la diferencia de
  temperaturas del fluido en presencia de la fuerza
  gravitacional, puesto que la densidad del fluido disminuye
  con el incremento de temperatura

• Convección forzada: En la convección
  forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos,
  como un ventilador o una bomba.

2.-Indicar, de los siguientes perfiles de temperatura
correspondientes a paredes sólidas de diferentes
materiales, cuales son posibles y cuáles no.
Admítase régimen estacionario y ausencia de
procesos de generación de calor.

3.- El perfil de temperatura que se muestra en la figura
corresponde al establecido en régimen estacionario en una
pared plana de sección constante de un material
homogéneo. De acuerdo con dicho perfil, la conductividad
del material.

4.- Obténgase una expresión para calcular
teóricamente el valor de h en función de los datos
del sistema. Admítanse propiedades físicas
constantes, régimen estacionario y tómense valores
promedios constantes de Text y Tint despreciando la
variación de temperatura en z. Los radios interno y
externo son conocidos como Rint y Rext respectivamente y la
longitud del tubo es L.

5.-Para el caso de transporte unidimensional, mediante
una misma expresión de la forma:

6.-Sobre una esfera de catalizador de 1 cm de
diámetro tiene lugar la reacción en fase gaseosa A
? 2B. Cuando se coloca la esfera en un recinto de grandes
dimensiones, lleno del gas A, al alcanzarse régimen
estacionario se observa que la velocidad de desaparición
de componente A es de 1.5 10-6 mol/s, siendo su
composición sobre la superficie de la esfera del 90% en
moles. Sabiendo que la concentración total es de 40
mol/m3, calcular la difusividad de la mezcla A+B, supuesta
constante. Partir de las ecuaciones de continuidad y deducir la
ecuación correspondiente indicando el significado de todas
las variables.

7.- En la figura se presenta el perfil de temperatura
correspondiente a la pared de un horno. Dibuje sobre la misma
figura el perfil de temperaturas que se establecería en el
caso de que se substituyese el aislante utilizado por otro con el
mismo espesor pero de menor conductividad calorífica,
manteniendo el resto de condiciones.

8.- La conductividad calorífica del aire es mayor
que la del agua?

No, es la conductividad térmica del aire es menor
a la del agua

• Agua 0,58

• Aire 0,02

9.- Quienes presentan mayores valores de conductividad
térmica, los gases o los líquidos?

Los líquidos

10.- En el esquema adjunto se muestra el perfil de
temperatura correspondiente a dos paredes sólidas
contiguas. ¿Qué valor de la conductividad
térmica (1 ó 2) será mas importante, o
habrá que conocer con mayor precisión, para
determinar el flujo de calor a través del sistema?.
Recuerde que el valor de la conductividad menor será el
mas importante puesto que limita el proceso.

11.- En la figura se muestra el perfil de temperatura
correspondiente a un plano de un cambiador de calor donde
intercambian calor dos fluidos. Dibuje sobre la misma figura como
se modificaría este perfil si, manteniendo constantes las
temperaturas globales, se aumentase la velocidad del fluido
caliente. Marcar claramente los cambios de pendiente

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13.- Se evapora agua de una presa de 10Km2 de
superficie, la difusión (DAB=1ft2/h) a través de
una capa de .15cm de aire estancado a 20°C y 1 atm. Estime la
caída del nivel de agua en la presa si el aire fuera de la
capa tiene una humedad correspondiente al .25% de la humedad de
saturación (.0189lb de H2O/lb de aire) Cuantos metros
cubicos de agua se evaporan diariamente?

15.- La pared de un horno está constituida por
una capa de ladrillo refractario y otra, de doble espesor, de
ladrillo corriente. Si se sabe que la conductividad
calorífica del ladrillo aislante es menor que la del
ladrillo corriente, ¿cuál de los siguientes
perfiles de temperatura será el que previsiblemente se
establezca en la pared al alcanzarse régimen
estacionario?

Bibliografía

• http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/fisica/contenido/material-de-clase/Tema-7/fluidos.pdf

• ttp://html.rincondelvago.com/conveccion.htm
  l

• Stewart- E.N. Lightfood R.B. Bird-
  W.E.

Autor:

Salazar Rosas Jesus
Ricardo

Profesora:

Miriam Noemí Moreno
Montiel

Instituto Politécnico
Nacional

E.I.S.Q.I.E.

FUNDAMENTOS DE FENOMENOS DE
TRANSPORTE

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