Convecção natural

Convecção Natural

Trabalho realizado por:

O que é a convecção natural e como se processa:
Na convecção livre ou natural, o movimento do fluido deve-se ao impulso no interior do fluido, enquanto na convecção forçada o movimento é consequência de imposições externas. O impulso deve-se a presença combinada de um gradiente de densidade no fluxo de uma força de volume proporcional a densidade. Na prática a força de volume é, geralmente, a gravitacional, embora possa ser uma força centrífuga num equipamento com fluido em rotação, ou uma força de Coriolis, nos movimentos de rotação atmosféricos e oceânicos. Existem também muitas formas nas quais o de densidade pode aparecer num fluido, mas, nas condições mais comuns, deve-se á presença de um gradiente de temperatura. Sabemos de capítulos anteriores dados nas aulas que a densidade dos gases e dos líquidos dependem da temperatura, e em geral diminui em virtude da expansão do fluido, com o aumento da temperatura (dρ/dT < 0). Neste trabalho vamos nos direccionar para os problemas de convecção livre nos quais o gradiente de densidade deve-se a um gradiente de temperatura e a força de volume é gravitacional. No entanto, a presença de gradiente de densidade num fluido, em presença de um campo gravitacional, não assegura a existência de correstes de convecção natural. Considerando as condições da figura 1. Um fluido esta entre duas grandes chapas horizontais com diferentes temperaturas (T1 ≠ T2). No caso a, a temperatura da chapa inferior excede a da chapa superior, e a densidade diminui na direcção da força gravitacional. Se a diferença de temperatura exceder a um valor critico, as condições são instáveis e o impulso pode superar o efeito amortecedor das forças viscosas.

Figura 1: Condições num fluido entre duas grandes chapas horizontais com diferente temperaturas. (a) Gradiente de temperatura instável. (b) Gradiente de temperatura estável.

A força gravitacional sobre o fluido mais denso, nas camadas superiores,