Introdução à Convecção

Introdução à Convecção

1. Movimento global (advecção) + movimento aleatório das moléculas (condução ou difusão)

2. 6.1 A Camada-Limite da Convecção

   • Camada-Limite de Velocidade (Hidrodinâmica)
     • Camada-Limite: gradientes de velocidade e tensões cisalhantes são grandes
     • Fora da camada-limite: gradientes de velocidade e tensões cisalhantes são desprezíveis
     • Se forma quando há o escoamento de um fluido sobre uma superfície
     • Tensões cisalhantes
       • Que são os responsáveis pelo retardo do movimento
       • Diminui com o aumento de x
   • A Camada-Limite Térmica
     • Se desenvolve se houver diferença entre as temperaturas do fluido na corrente livre e da superfície
     • Na superfície não há movimento de fluido e a transferência de energia se dá unicamente por condução
     • ↖ x ↘ Gradiente de temperatura
       • ↘ Gradiente de temperatura q'' ↘
         • ↘ Gradiente de temperatura h ↘
     • Transferência de calor
   • A Camada-Limite de Concentração
     • Existirão se a concentração de uma espécie na superfície for diferente da sua concentração na corrente livre
     • Transferência de espécie
     • ↖ x h ↘
   • Há situações em que estão as 3 camadas presentes
     • Raramente a taxa e as espessuras em uma mesma posição são as mesmas

3. Variáveis

   • τ = tensão de cisalhamento
   • Cf = Coeficiente de atrito
   • h = coeficiente de transferência de calor por convecção
   • hm = coeficiente de transferência de massa por convecção
   • htraço = coeficiente de transferência de calor médio por convecção
   • hmtraço = coeficiente de transferência de massa médio por convecção
   • n''A = [kg/(s * m^2)]
   • nA = [kg/s]
   • NA = [kmol/s]
   • xc = local em que começa a região turbulenta

4. 6.2 Coeficientes convectivos local e médio

   • O fluxo molar na superfície e o coeficiente de transferência de massa convectivo variam ao longo da superfície
     • Taxa total de transferência molar
     • Fluxo mássico
     • Taxa de transferência de massa
   • O fluxo térmico na superfície e o coeficiente de transferência de calor convectivo variam ao longo da superfície
     • Coeficiente convectivo médio

5. 6.3 Escoamentos Laminar e Turbulento

   • Primeira etapa em um problema: definição do tipo de escoamento
     • Taxa de transferência por convecção
     • Atrito superficial
     • Podem existir ambos
   • Camada Limite de Velocidade
     • Laminar
       • Ordenado
     • Turbulento
       • Irregular
       • Vortices
       • Tensão de cisalhamento e o coeficiente convectivo são maiores que no laminar
     • Zona de transição
       • Ora laminar ora turbulento
         • Número de Reynolds crítico
   • Camada Limite Térmica e de Concentração

6. 6.4 As Equações das camadas limites

   • Mesma forma
     • Termo relacionado à advecção = Termo difusivo
       • se dp/dx e o termo de dissipação forem nulos
         • Ex: escoamentos de convecção forçada a baixas velocidades
   • Adimensionalização
     • Parâmetros de similaridade
       • São importantes, pois nos permitem a utilização de resultados, obtidos em uma superfície submetida a um conjunto de condições convectivas, em superfícies geometricamente similares submetidas a condições inteiramente diferentes

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