{"id":51102,"date":"2020-01-24T10:28:54","date_gmt":"2020-01-24T09:28:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-conveccao-transferencia-de-calor-por-conveccao-definicao\/"},"modified":"2020-01-24T10:35:16","modified_gmt":"2020-01-24T09:35:16","slug":"o-que-e-conveccao-transferencia-de-calor-por-conveccao-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-conveccao-transferencia-de-calor-por-conveccao-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 convec\u00e7\u00e3o – transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o – defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A convec\u00e7\u00e3o \u00e9 a transfer\u00eancia de massa ou a transfer\u00eancia de calor devido ao movimento a granel.\u00a0O processo de transfer\u00eancia de calor entre uma superf\u00edcie e um fluido que flui em contato com ela \u00e9 chamado de transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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O que \u00e9 convec\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

\"Convec\u00e7\u00e3o<\/a>Em geral, a\u00a0convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00e9 a\u00a0transfer\u00eancia de massa<\/strong>\u00a0ou a\u00a0transfer\u00eancia de calor<\/strong>\u00a0devido ao\u00a0movimento em massa<\/strong>\u00a0de mol\u00e9culas dentro de fluidos, como gases e l\u00edquidos.\u00a0Embora l\u00edquidos e gases geralmente n\u00e3o sejam bons condutores de calor, eles podem transferir calor rapidamente\u00a0por convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

A convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0ocorre atrav\u00e9s de\u00a0advec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0,\u00a0difus\u00e3o<\/strong>\u00a0ou ambos.\u00a0A convec\u00e7\u00e3o n\u00e3o pode ocorrer na maioria dos s\u00f3lidos, porque nem a difus\u00e3o significativa da mat\u00e9ria nem os fluxos de corrente a granel podem ocorrer.\u00a0A difus\u00e3o do calor ocorre em s\u00f3lidos r\u00edgidos, mas isso \u00e9 chamado\u00a0de condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/a>\u00a0.<\/p>\n

O processo de transfer\u00eancia de calor entre uma superf\u00edcie e um fluido que flui em contato com ela \u00e9 chamado de\u00a0transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0.\u00a0Na engenharia, a transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o \u00e9 um dos principais mecanismos de\u00a0transfer\u00eancia<\/strong><\/a>\u00a0de\u00a0calor<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Quando o calor \u00e9 transferido de um fluido para outro atrav\u00e9s de uma barreira, a convec\u00e7\u00e3o \u00e9 envolvida em ambos os lados da barreira.\u00a0Na maioria dos casos, a principal\u00a0resist\u00eancia<\/a>\u00a0ao fluxo de calor \u00e9 por convec\u00e7\u00e3o.\u00a0A transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0ocorre tanto por difus\u00e3o t\u00e9rmica (o movimento aleat\u00f3rio das mol\u00e9culas de fluido) quanto por advec\u00e7\u00e3o, na qual a mat\u00e9ria ou o calor \u00e9 transportado pelo movimento em larga escala das correntes no fluido.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Mecanismo de Convec\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

Na\u00a0condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0, a\u00a0energia<\/a>\u00a0\u00e9 transferida como\u00a0calor<\/a>\u00a0devido \u00e0\u00a0migra\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons livres<\/strong>\u00a0ou\u00a0ondas vibracionais em treli\u00e7a (\u00a0f\u00f4nons<\/a>\u00a0).\u00a0<\/strong>N\u00e3o h\u00e1 movimento de massa na dire\u00e7\u00e3o do fluxo de energia.\u00a0A transfer\u00eancia de calor<\/a>\u00a0por\u00a0condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0depende da \u201cfor\u00e7a\u201d motriz da\u00a0diferen\u00e7a<\/strong>\u00a0de\u00a0temperatura.\u00a0<\/strong>A condu\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0e a\u00a0convec\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0s\u00e3o semelhantes, pois ambos os mecanismos requerem a presen\u00e7a de um meio material (em compara\u00e7\u00e3o com a radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica).\u00a0Por outro lado, eles s\u00e3o diferentes, pois a convec\u00e7\u00e3o requer a presen\u00e7a de movimento fluido.<\/p>\n

Deve-se enfatizar que\u00a0, na superf\u00edcie,<\/strong>\u00a0o fluxo de energia ocorre\u00a0\u00a0puramente por condu\u00e7\u00e3o,<\/strong>\u00a0mesmo em condu\u00e7\u00e3o.\u00a0Isso ocorre porque sempre h\u00e1 uma\u00a0fina camada de filme estagnado\u00a0na superf\u00edcie da transfer\u00eancia de calor.\u00a0<\/strong>\u00a0Por\u00e9m, nas pr\u00f3ximas camadas, ocorrem movimentos de condu\u00e7\u00e3o e difus\u00e3o-massa no n\u00edvel molecular ou no n\u00edvel macrosc\u00f3pico.\u00a0Devido ao movimento de massa, a taxa de transfer\u00eancia de energia \u00e9 maior.\u00a0Quanto maior a taxa de movimento de massa, mais fina ser\u00e1 a camada de filme fluido estagnado e maior ser\u00e1 a taxa de fluxo de calor.<\/p>\n

Deve-se notar que a\u00a0ebuli\u00e7\u00e3o nucleada<\/strong>\u00a0na superf\u00edcie interrompe efetivamente essa camada estagnada e, portanto, a ebuli\u00e7\u00e3o nucleada aumenta significativamente a capacidade de uma superf\u00edcie de transferir energia t\u00e9rmica para o fluido a granel.<\/p>\n

Como foi escrito, a transfer\u00eancia de calor atrav\u00e9s de um fluido \u00e9 por convec\u00e7\u00e3o na presen\u00e7a de movimento de massa e por condu\u00e7\u00e3o na aus\u00eancia dele.\u00a0Portanto, a condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica em um fluido pode ser vista como o caso limitador de convec\u00e7\u00e3o, correspondendo ao caso de fluido inativo.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Convec\u00e7\u00e3o como Condu\u00e7\u00e3o com Movimento Fluido<\/h2>\n

Alguns especialistas n\u00e3o consideram a convec\u00e7\u00e3o um mecanismo fundamental de transfer\u00eancia de calor, pois \u00e9 essencialmente a condu\u00e7\u00e3o de calor na presen\u00e7a de movimento de fluidos.\u00a0Eles consideram que este \u00e9 um\u00a0<\/span>caso especial de condu\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0, conhecido como ”\u00a0<\/span>condu\u00e7\u00e3o com movimento de fluido<\/span><\/strong>\u00a0“.\u00a0Por outro lado, \u00e9\u00a0<\/span>pr\u00e1tico<\/span><\/strong>\u00a0reconhecer a convec\u00e7\u00e3o como um mecanismo separado de transfer\u00eancia de calor, apesar dos argumentos v\u00e1lidos em contr\u00e1rio.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\"subcamada<\/a>A transfer\u00eancia de calor por\u00a0<\/span>convec\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 mais dif\u00edcil de analisar do que a transfer\u00eancia de calor por\u00a0<\/span>condu\u00e7\u00e3o,<\/span><\/a>\u00a0porque nenhuma propriedade \u00fanica do meio de transfer\u00eancia de calor, como\u00a0<\/span>a condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/a>\u00a0, pode ser definida para descrever o mecanismo.\u00a0<\/span>A transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 complicada pelo fato de envolver\u00a0<\/span>movimento de fluidos e condu\u00e7\u00e3o de calor<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o varia de situa\u00e7\u00e3o para situa\u00e7\u00e3o (de acordo com as condi\u00e7\u00f5es de fluxo do fluido), e \u00e9 freq\u00fcentemente acoplada ao\u00a0<\/span>modo de fluxo do fluido<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Na convec\u00e7\u00e3o for\u00e7ada, a taxa de transfer\u00eancia de calor atrav\u00e9s de um fluido \u00e9 muito maior por convec\u00e7\u00e3o do que por condu\u00e7\u00e3o.<\/span>Na pr\u00e1tica, a an\u00e1lise da transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o \u00e9 tratada\u00a0<\/span>empiricamente<\/span><\/strong>\u00a0(por observa\u00e7\u00e3o experimental direta).\u00a0A maioria dos problemas pode ser resolvida usando os chamados\u00a0<\/span>n\u00fameros de caracter\u00edstica<\/span><\/a>\u00a0(por exemplo,\u00a0<\/span>n\u00famero de Nusselt<\/span><\/strong>\u00a0).\u00a0<\/span>N\u00fameros de caracter\u00edstica<\/span><\/strong>\u00a0s\u00e3o\u00a0n\u00fameros sem<\/strong>\u00a0dimens\u00e3o usados \u200b\u200bpara descrever um caractere de transfer\u00eancia de calor e podem ser usados \u200b\u200bpara comparar uma\u00a0<\/span>situa\u00e7\u00e3o real<\/span><\/strong>\u00a0(por exemplo, transfer\u00eancia de calor em um tubo) com um\u00a0<\/span>modelo de pequena escala<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A experi\u00eancia mostra que a transfer\u00eancia de calor por convec\u00e7\u00e3o depende fortemente das propriedades do fluido\u00a0<\/span>viscosidade din\u00e2mica<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>condutividade t\u00e9rmica<\/span><\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>densidade<\/span><\/strong><\/a>\u00a0e\u00a0<\/span>calor espec\u00edfico<\/span><\/a><\/strong>\u00a0, bem como da<\/span>velocidade do fluido<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Tamb\u00e9m depende da geometria e da\u00a0<\/span>rugosidade<\/span><\/a>\u00a0da superf\u00edcie s\u00f3lida, al\u00e9m do tipo de fluxo de fluido.\u00a0Todas essas condi\u00e7\u00f5es afetam especialmente a\u00a0<\/span>espessura do filme estagnado<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

A convec\u00e7\u00e3o envolve a transfer\u00eancia de calor entre uma superf\u00edcie a uma determinada temperatura (\u00a0<\/span>parede<\/span><\/sub>\u00a0T\u00a0) e fluido a uma temperatura a granel (T\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0).\u00a0A defini\u00e7\u00e3o exata da temperatura do volume (T\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0) varia dependendo dos detalhes da situa\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>\n