O problema da Convecção sobre uma placa

Apresentação em tema: "O problema da Convecção sobre uma placa"— Transcrição da apresentação:

1 O problema da Convecção sobre uma placa

2 A camada limite térmica

3 Fluxo de Calor na superfície
Coeficiente de transferência de calor local

4 O número crítico de Reynolds

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6 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:

7 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

8 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.

9 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.

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11 Escoamento Transversal Sobre Cilindro
Escoamento Transversal através de uma esfera

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

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

14 Escoamento Interno Considerações Hidrodinâmicas e Térmicas

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

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

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

18 Escoamento Interno Condições de completamente desenvolvido

19 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

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

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

22 Temperatura constante na superfície, Ts

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

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

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

26 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

27 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

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

29 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

30 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:

31 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

32 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