Convecção natural

30/10/2008

Fenômenos de Transporte II - Profa. Cintia B. Gonçalves

Obs: A presença de um gradiente de densidade em um campo gravitacional não garante a existência de correntes de convecção

CONVECÇÃO NATURAL
O movimento do fluido é ocasionado pela presença combinada de um gradiente de densidade do fluido e uma força de corpo que é proporcional à densidade. Força de corpo: normalmente é uma força gravitacional. Gradiente de densidade: normalmente devido à presença de um gradiente de temperatura. O efeito líquido é a força de empuxo.

Ex: Fluido confinado por duas placas horizontais grandes T2 Há movimento Situação 1: T1 T1 >T2 T1 Situação 2:
Estável Circulação do fluido instável

global do fluido. A T.C. ocorre por convecção natural.

Superfície aquecida aquece o ar ao seu redor

Ar aquecido sobe (mais leve)

Ar quente é substituído pelo ar frio (mais pesado)

Inicia-se a circulação do ar

T2 T1 >T2

Não há movimento global do fluido. A T.C. ocorre por condução.

Importância e aplicações: Em muitos sistemas envolvendo múltiplas formas dos efeitos da transferência de calor, a convecção livre fornece a maior resistência à transferência de calor e desempenha, portanto, um importante papel do projeto ou desempenho de um sistema. üDimensionamento de dissipadores de calor de componentes eletrônicos; üCondensadores de refrigeradores domésticos e industriais; üAquecedores de ambientes; üProjeto térmico de edificações.

Nu = f(Gr, Pr)
2 L3.ρ f .g.β f .ΔT Gr = Número de Grashof = 2 µf

Lembrete: Propriedades do fluido avaliada à Tfilme

T + T¥ Tf = s 2

L = comprimento característico; DT = |Ts-T¥| = Diferença de temperatura entre a superfície da placa (Ts) e o fluido situado a uma distância da parede (T¥);

b = coeficiente de expansão térmica volumétrica, oC-1 b =1 æ ¶r ö ç ÷ r è ¶T ø P b é uma propriedade termodinâmica do fluido que fornece uma medida da quantidade na qual a densidade varia em resposta a uma variação na temperatura a