Flujo externo

Flujo externo

1. Objetivo

   • Determinar los coeficientes de convección para rentes geometrías de flujo.

2. Las capas límite se producen libremente, sin restricciones impuestas por las superficies contiguas.

   • Siempre existe una región del flujo fuera de la capa limite en la que los gradientes de velocidad, temperatura y/o concentración son despreciables.

3. Para la determinación de Nu se pueden utilizar métodos empíricos o métodos teóricos.

   • El enfoque experimental o empírico
     • Realizar mediciones de transferencia de calor y masa en condiciones de laboratorio controladas y correlaciones de datos en términos de los parámetros adimensionales apropiados.
       • Se tienen correlaciones que permitan expresar el Nu como función de Re y Pr.
         • • Los valores específicos del coeficiente C y los exponentes ( m, n) varian de acuerdo a la geometría de la superficie y del tipo de flujo
           • Si la temperatura varia, las propiedades del fluido también lo hacen
             • Temperatura de película
             • Método alterno
               • Evaluar todas las propiedadse en T∞ y multiplicar al lado dereco de la siguiente ecuacion por un parametro adicional para explicar las variaciones de las propiedades
     • Correlaciones de transferencia de masa por convección
   • El enfoque teórico
     • Resolver las ecuaciones de capa limite para una tría particular.
     • Metodología para un cálculo
       • Conocer de inmediato la geometría del flujo.
       • Especificar la temperatura de referencia apropiada y evaluar las propiedades del fluido pertinentes a esa temperatura.
       • En problemas de transferencia de m asa, las propiedades pertinentes del fluido son las de la especie B.
       • Calcule el numero de Reynolds.
       • Decida si se requiere un coeficiente local o promedio en la superficie.
       • Seleccione la correlación apropiada.

4. Placa plana en un flujo paralelo

   • Flujo laminar
     • Para el flujo laminar sobre una placa isotermo el coeficiente local de convección
   • Flujo turbulento
   • Condiciones de capa límite mezclada
     • Para obtener el coeficiente promedio de transferencia de calor por convección
   • Todas las expresiones anteriores del número de Nusselt se restringen a situaciones para las que la temperatura superficial Ts
     • longitud inicial no calentada (Ts = T∞ corriente arriba de una sección calentada (Ts diferente T∞ ).
       • Flujo laminar
       • Flujo turbulento

5. Flujo alrededor de un cilindro

   • El fluido de la comente libre se lleva al j poso en el punto con estancamiento delantero, con el acompañamiento de una elevación de la presión.
     • lApresión disminuye al aumentar a x
     • La coordenada laminar y la capa límite se producen bajo la influencia de un gradiente de presión favorable
   • • En esta posición, denominada punto de separación, el fluido cerca de la superficie carece de suficiente momento para vencer el gradiente de presión, y es imposible un movimiento continuo corriente abajo.
     • Como el fluido que se aproxima también impide que el flujo regrese corriente arriba, debe ocurrir la separación de la tapa límite.
   • Transferencia de calor y «le masa por eonveeeitni
     • • el flujo de qas sobre cilindros de sección transversal no circu- lar, con la longitud característica D

6. Aplicaciones

   • Pérdidas o ganancias térmicas desde equipos
   • alefacción de ambientes (radiadores, losa radiante)
   • Aletas de enfriamiento

7. Esfera

8. Flujo a través de un banco de tubos

   • La transferencia de calor hacia o desde un banco (o haz) de tubos en flujo cruzado es relevante para numerosas aplicaciones industriales, como la generación de vapor en una caldera o el enfriamiento en el serpentín de un acondicionador de aire.
     • Unfluido se mueve sobre los tubos, mientras que un segundo fluido a una temperatura diferente corre por los tubos.
   • Coeficiente promedio de transferencia de calor para todo el haz de tubos.
     • Correlación de Zhukauskas:
     • Churchill and Bernstein
     • Nakai-Okasaki

9. Chorros de choque

   • Un solo chorro de as o un arreglo de tales chorros, que chocan normalmente sobre una supeilicie, es útil para lograr coeficientes aumentados para calentamiento, enfria- miento, o secado por convección.
     • Chorros de gas se descargan normalmente en un ambiente en reposo desde una boquilla redonda de diámetro
     • Perfil de velocidad uniforme.
     • Perfil turbulento
     • El núcleo potencial dentro del cual se retiene la velocidad de salida uniforme.
       • Corriente aba- jo del núcleo potencial el perfil de velocidad es no uniforme
       • La velocidad máxima (centro) disminuye al aumentar la distancía desde la salida de la boquilla.
   • Boquilla redonda única

10. Lechos compactados

    • La posición de las partículas es Fija.
      • Se obtendrá una cantidad grande de área superficial de transferencia de calor o de masa en un volumen pequeño
      • El flujo irregular que existe con los vacíos del lecho aumenta el transporte a través de la mezcla turbulenta.

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