Transferencia De Calor

• Convección y Ejemplos:

Es un proceso de transferencia de calor, mediante el cual las partículas más rápidas de un fluido se trasladan a las más lentas, definiéndose así como el transporte de energía. En éste, debe existir una diferencia de temperatura que origina el movimiento antes mencionado.

Ejemplo: Cuando calentamos agua en una estufa, el volumen de agua que se encuentra en el fondo de la olla adquirirá el calor por conducción desde el metal. Entonces, al ser menos denso se moverá a la superficie del agua y desplazará la masa superior menos caliente y más densa al fondo de la olla.

• Explique los mecanismos de transferencia de calor por convección.

Convección Natural: también llamada transferencia de calor libre, sucede básicamente cuando un fluido es más caliente o más frio y entra en contacto con otro de temperatura distinta, causando una circulación debido a la diferencia de densidades; se encuentra sumamente ligada con el efecto de flotación. Un ejemplo claro de éste tipo de transferencia es el enfriamiento de café en una taza o la transferencia de calor del cuerpo humano cuando esta en descaso.

Convección Forzada: sucede cuando el fluido se ve forzado a fluir, mediante el uso de ventiladores, bombas u otros medios que originen que el flujo se mueva sobre una superficie de diferente temperatura. En este tipo de convección se obtienen flujos calóricos mayores a los flujos por convección natural.

• Explicar la Ley de Enfriamiento de Newton.

La Ley de Enfriamiento de Newton expresa que, la velocidad con la que se enfría un fluido en un ambiente frio es proporcional a la temperatura de diferencia que existe entre la temperatura del cuerpo y la del ambiente, es decir, supongamos un fluido con una temperatura A en un ambiente a temperatura B, la diferencia existente entre AyB será la velocidad con la que el fluido se enfría. Un ejemplo más claro es una taza con café caliente que se expone a un ambiente con una temperatura fría, por lo cual el café se enfriará más rápido, sin embargo si colocamos la misma taza con café caliente a temperatura ambiente es decir 20 ó 25°C, su enfriamiento sería mucho más lento.

• Viscosidad.

La viscosidad es una propiedad que representa la resistencia que posee un fluido al movimiento o a cualquier deformación tangencial que éste pueda sufrir. Se encuentra sumamente relacionada con la fuerza existente entre las moléculas del fluido; es importante destacar que a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad del fluido disminuye, debido a la reducción de densidad.

• Flujo Laminar:

Es aquel en el cual las partículas que lo componen describen una trayectoria paralela, formando así capas o laminas entre ellas.

• Flujo Turbulento:

Este se caracteriza porque el fluido se mezcla constantemente, de forma caótica, se origina cuando la velocidad del flujo es muy alta o las fuerzas viscosas son muy pequeñas.

• ¿Qué es el coeficiente de transferencia de calor por convección?

El coeficiente de transferencia de calor por convección es una correlación entre el estado del fluido y las condiciones del flujo.

El coeficiente de convección depende de múltiples parámetros relacionados con el flujo del fluido a través del cual se da la convección:

• del tipo de convección (forzada o natural)

• del régimen del fluido (laminar o turbulento)

• de la velocidad del flujo

• de la viscosidad del fluido,

• de la densidad del fluido,

• de la conductividad térmica del fluido,

• del calor específico del fluido.

• del coeficiente de dilatación del fluido,

• de la forma de la superficie de intercambio

• de la rugosidad de la superficie de intercambio

• de su temperatura,

• de si el derrame es interior o exterior,...

Las formas clásicas de estimarlo se basan en el empleo de correlaciones de números adimensionales (vid. número de Nusselt), de manera que en general se dispone de una igualdad entre el número de Nusselt, que es proporcional al coeficiente de convección, y una cierta expresión que involucra al número de Reynolds y al número

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