Convección

Convección

1. Definición

   • Flujo es el estudio del movimiento de un fluido, involucrando las leyes del movimiento de la física, las propiedades del fluido y características del medio ambiente y conducto por el cual fluyen
     • se clasifican de acuerdo a
       • Cambios de densidad respecto al tiempo
         • Compresible
           • Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.
         • Incompresible
           • Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan puntos dentro del campo de flujo.
       • De acuerdo a la velocidad del flujo
         • Flujo turbulento
           • En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido.
           • En el flujo turbulento, los remolinos transportan masa, cantidad de movimiento y energía hacia otras regiones del flujo, con una rapidez mucho mayor que la de la difusión molecular, mejorando esencialmente la transferencia de masa, de cantidad de movimiento y de calor.
         • Flujo laminar
           • Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí.
           • En el flujo laminar, las partículas del fluido se desplazan de una manera ordenada a lo largo de trayectorias, y la cantidad de movimiento y la energía se transfieren de uno a otro lados de las líneas de corriente mediante difusión molecular
             • Región de Transición
               • La transición de flujo laminar al turbulento no ocurre en forma repentina; por el contrario, tiene lugar sobre cierta región en la que el flujo fluctúa entre laminar y turbulento, antes de volverse por completo turbulento en la cual los efectos turbulentos se vuelven más significativos, pero el flujo todavía es dominado por los efectos viscosos, característica de los flujos laminares
                 • esta transición depende de la configuración geométrica de la superficie, aspereza superficial, velocidad de flujo, temperatura de la superficie, tipo de flluído y principalmente de la razón de las fuerzas de inercia a las fuerzas viscosas en el fluido
                   • NÚMERO DE REYNOLDS
                     • es la razon entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas del fluido Re=(ρVL_c)/μ
                       • Si el Nímero de Reynolds es alto s, las fuerzas de inercia, que son proporcionales a la densidad y a la velocidad del fluido, son grandes en relación con las fuerzas viscosas y, como consecuencia, estas últimas no pueden impedir las fluctuaciones aleatorias y rápidas del fluido por tanto se denota como flujo turbulento
                         • el transporte de cantidad de movimiento y de calor por los remolinos en las capas límite se determina por
                           • esfuerzo cortante
                             • a. La capa de fluido en contacto con la superficie tratará de arrastrar a la placa por efecto de la fricción, al ejercer una fuerza de fricción sobre ella. De modo semejante, una capa de fluido más rápida trata de arrastrar a la capa adyacente más lenta y ejercerá una fuerza de fricción en virtud de la fricción entre las dos τ=μ ∂μ/∂y
                       • Si el numero de Reynolds es bajo las fuerzas viscosas son suficientemente grandes como para suprimir estas fluctuaciones y mantener “alineado” el fluido, así este caso muestra el flujo laminar
       • Variación de velocidad respecto al tiempo
         • Flujo permanente
           • Se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con respecto a los valores medios
         • Flujo no permanente
           • Las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro se dice que es un flujo no permanente
       • Magnitud y dirección de la velocidad del fluido
         • Flujo Uniforme
           • Ocurren cuando el vector velocidad en todos los puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante dado
         • Flujo no Uniforme
           • Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras sólidas por efecto de la viscosidad.
       • Efectos del vector velocidad
         • Flujo rotacional
           • Es aquel en el cual el campo rot v adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.
         • Flujo irrotacional
           • Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e instante
         • Flujo Unidimensional
           • Es un flujo en el que el vector de velocidad sólo depende de una variable espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad transversales a la dirección principal del escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre placas paralelas.
         • Flujo Bidimensional
           • Es un flujo en el que el vector velocidad sólo depende de dos variables espaciales.En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos paralelos a lo largo de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los planos entre si, no existiendo, por tanto, cambio alguno en dirección perpendicular a los planos.
         • Flujo Tridimensional
           • El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso mas general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son función de las coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.Este es uno de los flujos mas complicados de manejar desde el punto de vista matemático y sólo se pueden expresar fácilmente aquellos escurrimientos con fronteras de geometría sencilla.
         • Flujo ideal
           • Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que no presente fricción resulta no viscoso y los procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles
       • capa limite
         • capa limite de velocidad
           • La fricción del fluido viscoso sobre la superficie del sólido provoca una tensión de cizalladura proporcional al gradiente vertical de velocidades. La distribución de velocidades va desde cero en el contacto con la superficie hasta la velocidad máxima para las zonas alejadas de la superficie.
         • capa limite termica
           • numero de prandtl
             • El número de Prandtl, expresa la relación entre la difusión del momento, efecto mecánico de la fricción del fluido sobre la superficie, y la difusión del calor debido a este proceso.

2. Clasificacion de los flujos

3. Definicion

Imágenes y archivos del mapa