251065 Convecção Natural

7/25/2019 251065 Conveco Natural

1/21

Conveco natural cap.


2/21

Conveco natural

No h velocidade forada (bombas, ventiladores) Existem correntes de conveco no interior do fluido

Conveco natural ou livre

Aparecem quando fora de corpo atua sobre um fluido no qexistem gradientes de massa especfica

O gradiente de massa especfica devido a um gradiente detemperatura e a fora de corpo devida ao campo gravitaci


3/21

Conveco natural

Influencia as temperaturas de operao em dispositivos de gde potncia e eletrnicos

Estabelecimento de distribuies de temperaturas no interioedificaes e na determinao de perdas de calor ou cargasem sistemas de aquecimento, ventilao e condicionamentoambientes

Distribui os produtos venenosos da combusto durante increlevante para as cincias do meio ambiente

Movimentos dos oceanos e da atmosfera


4/21

Consideraes fsicas


5/21

Escoamentos de conveco natural

Podem ser classificados de acordo com o fato de estarem oulimitados por uma superfcie.

Na ausncia de uma superfcie adjacente, podem ocorrerescoamentos de fronteiras livres na forma de pluma oujato

Meio extenso: um meio infinito

Fluido quiescente: a velocidade longe de corpo aquecido z


6/21


7/21

Camada-limite sobre uma placa verticalaquecida


8/21

As equaes da conveco natura

Coeficiente de expanso volumt

Para gases ideais

= 0

=

=

Equao da continuidade

Equao da energia

Equao da difuso do calor

= 1

=

1

=

1

=

1


9/21

Nmeros adimensionais

Nmero de Reynolds: =

Nmero de Grashof:

O nmero de Grashof desempenha na conveco natural o mesm

que o nmero de Reynolds desempenha na conveco forada As correlaes para transferncia de calor tero a forma: =

O nmero de Grashof uma medida da razo entre fora de emforas viscosas que atuam no fluido


10/21

Conveco natural laminar sobre umsuperfcie vertical

Nmero de Nusselt:

=0,75

0,609 1,221 1,238

0

Nmero de Grashof: =

=

=4

3

4


11/21

Efeitos da turbulncia


12/21

Nmero de Rayleigh

A transio na camada-limite de conveco natural dependemagnitude relativa das foras de empuxo e das foras viscosfluido

O nmero de Rayleigh simplesmente o produto dos nmeGrashof e de Prandtl

Para placas verticais o nmero de Rayleigh crtico :

, = , =

10


13/21

Correlaes empricas: conveco naturescoamento externo

Forma geral:

=

=

= =


14/21

A placa vertical

Para escoamento laminar: 10 10 , = 0,59 =

Para escoamento turbulento: 10 10 , = 0,10 =

= 0,825 ,

+ ,

0 60

Mais preciso para escoamento laminar:

= 0,68 ,

+ ,

10

Para placas inclinadas g=g cos

S f i S i d Pl


15/21

Placas horizontais

Superfcie Superior de uma Pla

ou

Superfcie Inferior de uma Pla

Superfcie Inferior de uma Plac

Superfcie Superior de uma Pl


16/21

Cilindro horizontal longo


17/21

Esferas


18/21

Exerccio 9.31

A porta de um refrigerador possui uma altura de H = 1m e ulargura de W = 0,65 m e est localizada em uma grande salaar e as paredes esto a T=Tviz=25C. A porta formada pocamada de isolamento trmico base de poliestireno (k=0,0W/(m.K)) posicionada entre finas camadas de ao (=0,6) e polipropileno. Sob condies normais de operao, a superfinterna da porta mantida a uma temperatura fixa de Ts,i=5

A) Estime o ganho de calor atravs da porta na pior condicorresponde ausncia da camada isolante (L=0).

B) Calcule a temperatura da superfcie externa Ts,e considerespessura de isolamento L=15mm


19/21


20/21

Exerccio 9.58

Uma tubulao horizontal, com 12,5mm de dimetro e umatemperatura superficial externa de 240C, est localizada node uma sala cujo ar se encontra a uma temperatura de 20Ctaxa de transferncia de calor por unidade de comprimentodevido conveco natural.


21/21

Exerccio 9.77

Uma esfera com 25 mm de dimetro possui um aquecedor eem seu interior. Calcule a potncia necessria para manter atemperatura superficial a 94C, quando a esfera est expostmeio quiescente a 20C, sendo esse meio:

A) ar presso atmosfrica;

B) gua; C) etilenoglicol.

Documents

251065 Convecção Natural