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30/10/2008
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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
CONVECÇÃO NATURAL
Fenômenos de Transporte II - Profa. Cintia B. Gonçalves
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
T1
T2
T1 >T2
Situação 2: Estável
T1
T2
T1 >T2
Circulação do fluido instável
Situação 1:
Não há movimento global do
fluido. A T.C. ocorre por condução.
Obs: A presença de um gradiente de densidade em um campo gravitacional não garante a existência de correntes de convecção
Há movimento global do
fluido. A T.C. ocorre por
convecção natural.
Importância e aplicações:
üDimensionamento de dissipadores de calor de componentes eletrônicos;
üCondensadores de refrigeradores domésticos e industriais;
üAquecedores de ambientes;
üProjeto térmico de edificações.
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.
2f
f2f
3
µ
ΔT..g.β.ρL Grashof de Número Gr
Pr) f(Gr, Nu
==
=
L = comprimento característico;
DT = |Ts-T¥| = Diferença de temperatura entre a superfícieda placa (Ts) e o fluido situado a uma distância da parede(T¥);
b = coeficiente de expansão térmica volumétrica, oC-1
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 uma pressão constante.PT÷øö
çè涶
-=r
rb 1
Lembrete:Propriedades dofluido avaliada à Tfilme
2
TT T s
f¥+
=
fluidokLh
RaaNu b ×=×=
PrGrRa ×=
Pr)GrNu ×= (f
Número de Rayleigh
Relações de Nu para a convecção natural:
Relações de Nu para a convecção natural (cont):