Transferência de Calor 2
Prof. Pereira
Capítulo 9
Convecção Natural
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Slides - Transferência de Calor - Cap. 9 - Incropera, Slides de Calor e Transferência de Massa
Slides da Disciplina Transferência de Calor II - Convecção Capítulo 9 - Convecção Natural Baseadas do Livro Fundamentos de Transferência de Calor e Massa 6ª Edição - Incropera
Tipologia: Slides
2020
1 / 22
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Transferência de Calor 2
Prof. Pereira
Capítulo 9
Convecção Natural
Na convecção natural, o movimento do fluido é devido às
forças de empuxo no seu interior.
O empuxo é devido à presença combinada de um gradiente
de massa específica no fluido e de uma força de corpo que
é proporcional à massa específica.
Em transferência de calor
As equações da convecção natural
Na convecção natural, as forças de empuxo desempenham
um papel importante, elas sustentam o escoamento.
Equações que governam a convecção natural.
ஶ
Coeficiente de Expansão Volumétrica Térmica ( ࢼ )
Fornece uma medida da variação da massa especifica em
resposta a uma mudança a temperatura, a pressão
constante.
Gás ideal
Tabelado
- Apêndice A -
para líquidos e gases não-ideais
Para simplificar a forma da equação:
࢙
ஶ
De tal forma que definimos o número de Grashof
࢙
ஶ
࢘ࢌ çࢇ ࢋࢊ ࢛࢞ࢋ
࢘ࢌ çࢇ ࢜ ࢇ࢙ࢉ࢙
Esperamos correlações da forma
ࡸ
ࡸ
Convecção Natural Laminar sobre uma superfície vertical
Nusselt Local
࢞
࢞
/
Onde
- , ૡ. ࢘ࡼ ൰
Nusselt Médio
ࡸ
࢞
ૢ
Correlações Empíricas
Convecção Natural em Escoamentos Externos
ࡸ
ࡸ
( forma geral )
onde
ࡸ
ࡸ
࢙
ஶ
ࢌ
࢙
ஶ
, ࢚ࢇ࢛࢚࢘ࢇ࢘ࢋࢋ ࢋࢊ ࢘ ࢘ࢋࢌࢋ êࢇࢉ
Placa Vertical (ࢀ
࢙
Escoamento Laminar: ቐ
ࡸ
ૢ
Escoamento Turbulento: ቐ
ૢ
ࡸ
Churchill e Chu
ࡸ
ࡸ
ૢ
ૡ
ૠ
ࡸ
Placas Inclinadas e Horizontais
Em uma placa vertical, aquecida em relação a um fluido
ambiente, a placa está alinhada com o vetor gravitacional e as
forças de empuxo atuam exclusivamente para induzir
movimento ao fluido no sentido ascendente.
Em uma placa inclinada, a força de empuxo possui uma
componente normal e outra paralela à superfície da placa.
Redução da força de empuxo
Redução da velocidade
Redução do coeficiente de transferência de calor
Se a superfície estiver na horizontal, a forca de empuxo é
exclusivamente normal a superfície
Para superfície fria voltada para baixo e em superfície quente
voltada para cima, o escoamento é movido por porções do
fluido descendentes e ascendentes.
A transferência de calor é muito mais efetiva.
Cilindro Horizontal Longo
Para um cilindro
isotérmico,
Morgan sugere:
ࡸ
ࡸ
Valores de C, n são dados na
Tabela 9.
Churchill e Chu recomenda uma única correlação
ࡸ
ࡸ
ૢ
ૡ
ૠ
ࡸ