Unidad 4: Transferencia de calor por convección Flashcards
¿Qué es convección forzada? ¿De qué manera difiere
con respecto de la convección natural? ¿La convección causada
por los vientos es forzada o natural?
En la convección forzada, el fluido es obligado a fluir sobre una superficie o dentro de un tubo por medios externos como una bomba o un ventilador. En la convección natural, cualquier movimiento del fluido es causado por medios naturales como el efecto de flotabilidad que se manifiesta como el ascenso del fluido más cálido y la caída del fluido más frío. La convección causada por los vientos es convección natural para la Tierra, pero es convección forzada para los cuerpos sujetos a los vientos, ya que para el cuerpo no hace diferencia si el movimiento del aire es causado por un ventilador o por los vientos.
¿En cuál modo de transferencia de calor: convección natural o forzada, el coeficiente de transferencia de calor por convección suele ser más elevado? ¿Por qué?
El coeficiente de transferencia de calor por convección generalmente será más alto en la convección forzada, ya que el coeficiente de transferencia de calor depende de la velocidad del fluido, y la convección forzada implica velocidades de fluido más altas.
Considere una papa horneada caliente. ¿La papa se en
friará con mayor rapidez, o con mayor lentitud, cuando sopla
mos el aire tibio que sale de nuestros pulmones sobre ella en
lugar de dejarla enfriar de manera natural en el aire más frío del
cuarto? Explique.
La papa normalmente se enfriará más rápido al soplar aire caliente sobre ella, a pesar de la diferencia de temperatura más pequeña en este caso, ya que el movimiento del fluido causado por el soplado mejora considerablemente el coeficiente de transferencia de calor.
¿Cuándo la transferencia de calor a través de un fluido
es conducción y cuándo es convección? ¿Para cuál caso la razón de la transferencia de calor es más alta? ¿En qué difiere el coeficiente de transferencia de calor por convección de la conductividad térmica de un fluido?
La transferencia de calor a través de un fluido es conducción en ausencia de movimiento fluido en masa, y convección en su presencia. La tasa de transferencia de calor es mayor en la convección debido al movimiento del fluido. El valor del coeficiente de transferencia de calor por convección depende del movimiento del fluido, así como de las propiedades del fluido. La conductividad térmica es una propiedad del fluido y su valor no depende del flujo.
¿Qué es convección natural? ¿En qué se diferencia de la convección forzada? ¿Qué fuerza causa las corrientes de convección natural?
*Es el modo de transferencia de calor que ocurre entre un sólido y un fluido que se mueve bajo la influencia de medios naturales.
*Difiere de la convección forzada en que el movimiento del fluido en la convección natural es causado por efectos naturales como la flotabilidad.
¿Cuándo se hundirá más el casco de un barco en el agua: cuándo está navegando en agua dulce o en agua de mar?
¿Por qué?
La fuerza de flotabilidad es proporcional a la densidad del medio, y por lo tanto es mayor en el agua de mar que en el agua dulce. Por lo tanto, el casco de un barco se hundirá más profundamente en el agua dulce debido a la menor fuerza de flotabilidad que actúa hacia arriba.
¿Qué es ebullición? ¿Qué mecanismos son responsables de los muy elevados coeficientes de transferencia de calor en la ebullición nucleada?
La ebullición es el proceso de cambio de fase de líquido a vapor que ocurre en una interfaz sólido-líquido cuando la superficie se calienta por encima de la temperatura de saturación del líquido. La formación y ascenso de las burbujas y el arrastre del líquido junto con la gran cantidad de calor absorbido durante el cambio de fase líquido-vapor a temperatura esencialmente constante son responsables de los coeficientes de transferencia de calor muy altos asociados con la ebullición nucleada.
¿Cuál es la diferencia entre evaporación y ebullición?
Tanto la ebullición como la evaporación son procesos de cambio de fase de líquido a vapor.
Evaporación:
- Interfaz líquido-vapor
- Presión de vapor < Presión de saturación del líquido a una temperatura dada
- No implica formación de burbujas ni movimiento de burbujas.
La ebullición
- Interfaz sólido-líquido
- Tsuperficie»_space; Tsat del líquido.
¿Cuál es la diferencia entre ebullición en estanque y
ebullición en flujo?
- La ebullición se denomina ebullición en reposo en ausencia de flujo de fluido en masa, y ebullición por flujo (o ebullición por convección forzada) en su presencia.
- En la ebullición en reposo, el fluido está estacionario, y cualquier movimiento del fluido se debe a corrientes de convección natural y al movimiento de las burbujas debido a la influencia de la flotabilidad.
¿Qué es la condensación? ¿Cómo ocurre?
- Proceso de cambio de fase de vapor a líquido.
- Temperatura de un vapor < Tsat
- Esto suele lograrse al poner en contacto el vapor con una superficie sólida cuya temperatura ( Ts ) < (Tsat) del vapor.
¿Cuál es la diferencia entre condensación en película
y por gotas? ¿Cuál es el mecanismo más eficaz de transferencia
de calor?
En la condensación de película, el condensado moja la superficie y forma una película líquida en la superficie que se desliza hacia abajo bajo la influencia de la gravedad. El grosor de la película líquida aumenta en la dirección del flujo a medida que más vapor se condensa en la película. Esto es cómo ocurre normalmente la condensación en la práctica. En la condensación por gotas, el vapor condensado forma gotas en la superficie en lugar de una película continua, y la superficie está cubierta por innumerables gotas de diámetros variables. La condensación por gotas es un mecanismo mucho más efectivo de transferencia de calor.
