O problema da Convecção sobre uma placa

A camada limite térmica

Fluxo de Calor na superfície Coeficiente de transferência de calor local

O número crítico de Reynolds

O número de Nusselt, que representa o gradiente de temperatura adimensional na superfície (Eq. 17.3) e fornece uma medida do coeficiente de convecção em que L é o comprimento característico da superfície de interesse. Com base em soluções de análise e os resultados experimentais, foi demonstrado que, por convecção forçada, os coeficientes de convecção locais e médios podem ser correlacionados, respectivamente, pelas equações do:

O número de Reynolds, REL, é a razão entre a inércia para as forças viscosas, e é usada para caracterizar os fluxos de camada limite Número de Prandtl, Pr, é uma propriedade de transporte de fluido e fornece uma medida da eficácia relativa de movimento e energia transporte nas camadas limite hidrodinâmica e térmica, respectivamente

Na convecção livre, o escoamento da camada limite é induzido pelas forcas motrizes térmicas e de empuxo a partir de uma diferença entre a temperatura da superfície Ts e a temperatura do fluido adjacente T∞ escoamento é caracterizado pelo número de Grashof, que é a razão entre as forças de empuxo e as forças viscosas Observe que essas formas são as mesmas da convecção forçada, onde o número de Grashof substitui o número de Reynolds como o parâmetro que caracteriza o escoamento.

Como o produto do numero de Grashof pelo de Prandtl aparece frequentemente nas correlações de convecção livre, é conveniente representar o produto como o número de Rayleigh que tem a mesma interpretação física como o número Grashof. A tabela a seguir lista os grupos adimensionais que aparecem com frequência na prática de transferência de calor. Você deve se familiarizar com as definições e aplicação destes importantes convecção parâmetros.

Escoamento Transversal Sobre Cilindro Escoamento Transversal através de uma esfera

Resumo Placa Plana Escoamento Coeficiente Correlação Faixa de Aplicação Placa Plana Laminar Local Médio Local Turbulento Local Médio Misto Médio

Resumo Cilindro Esfera Escoamento Coeficiente Correlação Faixa de Aplicação Cilindro Médio Local Esfera Médio Médio Local

Escoamento Interno Considerações Hidrodinâmicas e Térmicas

Escoamento Interno Considerações Hidrodinâmicas e Térmicas Transição Laminar – Turbulento Comprimento de entrada hidrodinâmica e térmica laminar hidrodinâmica Térmica

Escoamento Interno Considerações Hidrodinâmicas e Térmicas Comprimento de entrada hidrodinâmica e térmica Turbulento hidrodinâmica Térmica

Escoamento Interno Temperatura Média na seção Para uma área circular onde:

Escoamento Interno Condições de completamente desenvolvido

Balanço de energia e Métodos de aquecimento Balanço de energia global para um tubo Balanço de energia em um volume de controle diferencial Fluxo de calor na Parede q”s Temperatura Fixa na superfície, Ts

Balanço de energia e Métodos de aquecimento Fluxo de Calor constante na superfície, q”s

Balanço de energia e Métodos de aquecimento Temperatura constante na superfície, Ts

Temperatura constante na superfície, Ts

Escoamento Laminar Diâmetro Hidráulico Correlações de Convecção para tubos: Região de escoamento Completamente desenvolvido Escoamento Laminar Diâmetro Hidráulico

Escoamento Turbulento Correlações de Convecção para tubos: região de escoamento completamente desenvolvido Escoamento Turbulento Correlação de Dittus-Boelter Correlação de Sieder-Tate

Escoamento / Condições Térmicas da superfície Correlações / Aplicação Laminar, comp. desenvolvido Constante Constante Turbulento, comp. desenvolvido Constante ou e Constante ou

Convecção Livre / Natural Turbulento Laminar Transição Fluido parado, T∞ Ts > T∞ Rax,c ≈ 109 xc T∞ Ts T(y) T∞ , ρ∞ g u(y) y y, v x, u x

Representa a razão entre as forças de flutuação e as forças viscosas Convecção Livre / Natural Transição Laminar Turbulento / Número crítico de Raylegh Número de Grashof Representa a razão entre as forças de flutuação e as forças viscosas Coeficiente Volumétrico de expansão térmica Para gases ideais

Correlações de Convecção Natural Onde, número de Raylegh (RaL) é dados por: Placa Vertical Correlação generalizada, sobre toda a faixa de RaL

Convecção Natural sobre placa horizontal Fluido, T∞ Placa , Ts > T∞ Placa , Ts < T∞ Fluido, T∞ Caso A Caso B Fluido, T∞ Placa , Ts < T∞ Placa , Ts > T∞ Fluido, T∞ Caso C Caso D

Correlações para Convecção Natural sobre placa horizontal Superfície quente voltada para baixo ou superfície fria voltada para cima ( Casos A e B ) Superfície quente voltada para cima ou superfície fria voltada para baixo ( Casos C e D ) Onde, nesse caso L é o comprimento característico definido como:

θ Correlações para Convecção Natural sobre Cilindro e Esfera Cilindro Horizontal Fluido Ambiente T∞ Pluma Para uma faixa ampla de número de Rayleigh : Ts Camada limite Esfera θ

Correlação Recomendada Geometria Correlação Recomendada Restrições Placa Vertical Placa Horizontal Caso A ou B: Superfície quente para baixo ou superfície fria para cima Caso C ou D : Superfície quente para cima ou superfície fria para baixo Cilindro Horizontal Esfera