Facebook Instagram Youtube Twitter

Qué es el mecanismo de convección – Características – Definición

Mecanismo de convección. La convección tiene lugar a través de la advección, difusión o ambas. . La transferencia de calor por conducción depende de la “fuerza” impulsora de la diferencia de temperatura. Ingenieria termal

Mecanismo de convección

Convección - Transferencia de calor por convecciónMecanismo de convección

En la conducción térmica , la energía se transfiere como calor debido a la migración de electrones libres u ondas vibratorias reticulares ( fonones ). No hay movimiento de masa en la dirección del flujo de energía. La transferencia de calor por conducción depende de la “fuerza” impulsora de la diferencia de temperatura. La conducción y la convección son similares en que ambos mecanismos requieren la presencia de un medio material (en comparación con la radiación térmica). Por otro lado, son diferentes en que la convección requiere la presencia de movimiento fluido.

Debe enfatizarse que , en la superficie, el flujo de energía ocurre  puramente por conducción, incluso en conducción. Es debido al hecho de que siempre hay una capa delgada de película de fluido estancada en la superficie de transferencia de calor.  Pero en las siguientes capas se producen movimientos de conducción y difusión de masa en el nivel molecular o macroscópico. Debido al movimiento de masa, la tasa de transferencia de energía es mayor. A mayor velocidad de movimiento de masa, más delgada será la capa de película de fluido estancada y mayor será la velocidad de flujo de calor.

Cabe señalar que la ebullición de nucleados en la superficie altera efectivamente esta capa estancada y, por lo tanto, la ebullición de nucleados aumenta significativamente la capacidad de una superficie para transferir energía térmica al fluido a granel.

Como se escribió, la transferencia de calor a través de un fluido es por convección en presencia de movimiento de masas y por conducción en ausencia de este. Por lo tanto, la conducción térmica en un fluido puede verse como el caso limitante de convección, correspondiente al caso del fluido inactivo.

Convección como conducción con movimiento fluido

Algunos expertos no consideran que la convección sea ​​un mecanismo fundamental de transferencia de calor, ya que es esencialmente conducción de calor en presencia de movimiento de fluidos. Consideran que se trata de un caso especial de conducción térmica , conocido como ” conducción con movimiento fluido “. Por otro lado, es práctico reconocer la convección como un mecanismo separado de transferencia de calor a pesar de los argumentos válidos en contrario.

subcapa laminar - convecciónLa transferencia de calor por convección es más difícil de analizar que la transferencia de calor por conducción porque no se puede definir una propiedad única del medio de transferencia de calor, como la conductividad térmica , para describir el mecanismo. La transferencia de calor por convección es complicada por el hecho de que involucra movimiento de fluidos y conducción de calor . La transferencia de calor por convección varía de una situación a otra (según las condiciones del flujo de fluido), y con frecuencia se combina con el modo de flujo de fluido . En la convección forzada, la velocidad de transferencia de calor a través de un fluido es mucho mayor por convección que por conducción.

En la práctica, el análisis de la transferencia de calor por convección se trata empíricamente (por observación experimental directa). La mayoría de los problemas se pueden resolver utilizando los llamados números característicos (por ejemplo, el número de Nusselt ). Los números característicos son números adimensionales que se usan para describir un carácter de transferencia de calor y se pueden usar para comparar una situación real (por ejemplo, transferencia de calor en una tubería) con un modelo a pequeña escala . La experiencia muestra que la transferencia de calor por convección depende en gran medida de las propiedades del fluido, viscosidad dinámica , conductividad térmica , densidad y calor específico , así como della velocidad del fluido . También depende de la geometría y la rugosidad de la superficie sólida, además del tipo de flujo de fluido. Todas estas condiciones afectan especialmente el espesor de la película estancada .

La convección implica la transferencia de calor entre una superficie a una temperatura dada ( pared T ) y el fluido a una temperatura aparente (T b ). La definición exacta de la temperatura a granel (T b ) varía según los detalles de la situación.

  • Para flujo adyacente a una superficie caliente o fría, T b es la temperatura del fluido “lejos” de la superficie.
  • Para ebullición o condensación, T b es la temperatura de saturación del fluido.
  • Para el flujo en una tubería, T b es la temperatura promedio medida en una sección transversal particular de la tubería.

 

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.