Baixe Transnf.calor- Convecção e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Alimentos, somente na Docsity! Transferência de Calor CONVECÇÃO O fluxo de calor entre um elemento de superfície a Ts e um fluido de condutividade kf a temperatura Tf escoando ao longo desta superfície é dado por Esta expressão apresenta uma dificuldade - a determinação do perfil de temperatura no fluido ao longo da normal à superfície no ponto em questão, T(n), para o cálculo do gradiente de temperatura dT/dn na superfície (n=0). Esta tarefa tem sido objeto de vários trabalhos de pesquisa envolvendo métodos analíticos, computacionais e experimentais. Através destes trabalhos obtém-se o coeficiente de convecção hc (na literatura: coeficiente de filme ou coeficiente de película) definido por e que representa uma condutância térmica por unidade de área da superfície (unidade: W/m2.F 0 B 0C). O fluxo de calor, expresso em termos de hc , fica O valor de hc depende das propriedades do fluido e das características do escoamento: ρf densidade (kg/m3) µf viscosidade (kg/m.s) kf condutividade (W/m.oC) cf calor específico (J/kg.oC) v velocidade (m/s) L, d dimensão característica (m) com estes parâmetros formam-se os adimensionais: no de Nusselt no de Reynolds no de Prandtl que compõem a relação funcional que descreve a convecção . Encontrado o número de Nusselt, calcula-se hc assim Portanto, a condutância da convecção é equivalente à uma “parede” de fluido cuja espêssura vale e = L/Nu. Na literatura encontram-se outros adimensionais que também servem para correlacionar o fenômeno da convecção. O coeficiente de convecção hc depende fortemente da configuração geométrica do escoamento: escoamento interno em condutos, escoamento externo sobre superfícies, escoamento longitudinal ou transversal a feixes de tubos etc. hc depende do regime do escoamento: laminar ou turbulento, incompressível ou compressível, subsônico ou supersônico. Em particular, depende do mecânismo motriz do escoamento, isto é, natural ou forçado . Na convecção forçada, o movimento do fluido é suportado por meios artificiais como ventiladores e bombas hidráulicas. Na convecção natural, o movimento surge pelo próprio efeito do calor que, aquecendo regiões do fluido de forma diferenciada, provoca uma diferença de densidades que induz “correntes convectivas”. * A bibliografia do curso inclui fontes de referência para uma vasta gama de correlações para o cálculo de hc . Resistência de Convecção Para uma superfície onde Ts, Tf e hc sejam constantes obtém-se portanto Condução e Convecção Parede Plana Neste caso (v. figura) a resistência equivalente e o coeficiente global de transmissão de calor valem e Parede Cilíndrica (dutos) Mais uma vez, o conceito de resistências em série provê e Para A=A i Para A=A e Para cilindros de parede fina Temperatura Variável Quando o potencial de temperatura é variável, deve-se considerar para um elemento de superfície, e calcular-se a integral
