Convecção Forçada

1- INTRODUÇÃO O modo de transferência de calor por convecção abrange dois mecanismos. Além de transferência de energia devido ao movimento molecular aleatório (difusão), a energia também é transferida através do movimento global, ou macroscópico, do fluido. Esse movimento do fluido está associado ao fato de que, em um instante qualquer, um grande número de moléculas está se movendo coletivamente ou como agregado. Tal movimento, na presença de um gradiente de temperatura, contribui para a transferência de calor. Como as moléculas nos agregados mantêm seus movimentos aleatórios, a transferência total de calor é, então, devida à superposição do transporte de energia pelo movimento aleatório das moléculas com o transporte devido ao movimento global do fluido.
É comum usar o termo convecção para fazer referência a esse transporte cumulativo e o termo advecção para fazer referência apenas ao transporte devido ao movimento global do fluido. Uma consequência da interação entre o fluido e a superfície é o desenvolvimento de uma região no fluido através da qual a sua velocidade varia entre zero, , no contato com a superfície, e um valor finito, associado ao escoamento do fluido. Essa região do fluido é conhecida por camada limite hidrodinâmica ou de velocidade.
Além disso, se as temperaturas da superfície e do fluido forem diferentes, existirá uma região no fluido através da qual a temperatura variará de , na superfície, até , associada à região do escoamento afastada da superfície, conforme apresentado na figura 1. Essa região, conhecida como camada-limite térmica, pode ser menor, maior ou ter o mesmo tamanho daquela através da qual a velocidade varia.

Figura 1 – Desenvolvimento da camada-limite térmica na transferência de calor por convecção, em que .

A contribuição devida ao movimento molecular aleatório (difusão) é dominante próximo à superfície, onde a velocidade do fluido é baixa. A contribuição do movimento global do fluido origina-se do fato de que