Transferencia de calor por convección natural

Listado Convección libre.

1. ¿A qué situaciones se les denomina de convección libre o natural? ¿A qué se deben estas situaciones? ¿Cómo son las velocidades de flujo de estas situaciones respecto a la convección forzada? Nombre al menos dos aplicaciones donde la convección libre es importante.

2. ¿Cómo varía la densidad de un fluido con la temperatura?

3. ¿La presencia de un gradiente de densidad de fluido en un campo gravitacional asegura la existencia de corrientes de convección libre? Explique.

4. En cuanto a los flujos convectivos libres sin limitación superficial, ¿Cuál es la diferencia principal entre en flujo en forma de un penacho y chorro ascendente?

5. Ilustre el desarrollo de la capa límite laminar sobre una placa vertical caliente y para una capa vertical fría en relación al medio. ¿Hacia dónde se mueve el fluido en cada situación? ¿Cómo varía la velocidad del fluido en las cercanías y a una distancia considerable de la placa?

6. Escriba las ecuaciones que gobiernan las situaciones de convección libre. ¿Qué ecuación gobernante cambia respecto a la convección forzada? ¿A qué se debe ese cambio? ¿Cómo se resuelve este sistema de ecuaciones? ¿Por qué?

7. Deduzca, a partir de su definición, el coeficiente volumétrico de expansión térmica (𝜷) para un gas ideal.

8. Escriba las ecuaciones gobernantes de forma adimensional. ¿Cómo se define matemáticamente el número de Grashof (GrL.) y que significado físico posee?

9. Establezca en función de los números adimensionales GrL y ReL, las situaciones en que la convección libre y forzada  son importantes o bien una predomina por sobre la otra. ¿Qué correlaciones de NuL esperaría para cada situación?

10. ¿De qué depende la transición de una capa límite de convección libre? ¿En función de qué número adimensional se caracteriza? ¿Cómo se define este número? ¿Cuál es su valor crítico para placas verticales?

11. Para flujos laminares en convección libre, ¿A qué condiciones de frontera está sujeta la resolución de sistemas de ecuaciones gobernantes? ¿Qué correlación se tiene para el número de Nusselt local y promedio? ¿Cómo se relacionan estos dos últimos?

12. ¿Qué forma general adquieren las correlaciones empíricas para flujos externos de convección libre? ¿A qué temperatura se evalúan las propiedades del fluido?

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