A Convecção Natural

Universidade Estadual do Oeste do Paraná[pic 1]

Centro de Engenharia e Ciências Exatas

Curso de Engenharia Química

Trabalho de Fenômenos de Transporte II

Capítulo 09 e 10

Nome: Tainara Marcela de Oliveira Corrêa

Professor: Salah Din Mahmud Hasan

Toledo, 2022

CONVECÇÃO NATURAL

1. O que é convecção natural? Como a mesma se desenvolve e quais as diferenças em relação à convecção forçada?

Pode ser conhecido também como convecção livre, que é quando o escoamento do fluido é induzido por forças de empuxo, no qual existem gradientes de densidade devido a um gradiente de temperatura e apresenta uma força que ocorre devido ao campo gravitacional.  Na convecção natural não há velocidade forçada como na convecção forçada, neste caso existe correntes de convecção no interior do fluido. A convecção natural ocorre devido a forças internas, já a forçada acontece pelas forças externas. Além disso, as velocidades em escoamentos de convecção natural e as taxas de transferência por convecção são menores quando comparadas a convecção forçada.

 

1. O que é e como é definido o coeficiente de expansão volumétrica térmica?

É uma propriedade termodinâmica do fluido, no qual fornece uma medida de variação da densidade em relação a uma alteração na temperatura a pressão constante. E pode ser calculada como:

[pic 2]   ,ou por:[pic 3]

1. O que é o número de Grashof? Qual seu significado e como é obtido?

O número de Grashof é definido como o dobro do ReL, sendo razão entre a força de empuxo e as forças viscosas que atuam no fluido. Este número de Grashof, pode contribuir com a análise do escoamento do fluido, é utilizado em correlações, sendo basicamente um número de Reynolds, mas para a convecção natural. Podendo ser obtido, fazendo:

1. Quando se utiliza o número de Rayleigh? Qual seu significado?

O número de Rayleigh é utilizado nas correlações empíricas para a convecção natural, quando trata-se de condições de escoamento laminar, turbulento e em geometrias de placa plana. O número de Rayleigt é o produto do número de Grashof e Prandln e é definido como a razão entre a força flutuante e a viscosa sobre um fluido na camada limite de velocidade.

1. Como são calculados os coeficientes de película(h) em convecção externa natural em placas verticais?  E em cilindros verticais?

O coeficiente pode ser calculado, fazendo:

                                                [pic 4]

onde  é o número de Nusselt, k a condutividade térmica e L o comprimento da placa ou cilindro. No caso da placa vertical isotérmica, o número de Nusselt é calculado de acordo com a tabela abaixo:[pic 5]

[pic 6]

               No cilindro vertical pode ser utilizado as mesmas fórmulas de placa plana vertical, desde que a dimensão característica é a altura do cilindro L=H e satisfazendo a condição abaixo:

                                                     [pic 7]

1. Como são calculados os coeficientes de película (h) em convecção externa natural em cilindros verticais longos?

              É calculado através da equação: [pic 8]

1. Como são calculados os coeficientes de película (h) em convecção externa natural em esferas? O que é a convecção mista (ou combinada)?

Para o coeficiente pode ser calculado, fazendo:

                           [pic 9]

   No entanto, neste caso L é:

                               [pic 10]

E o número de Nulsset pode ser calculado, fazendo:

[pic 11]

1. O que é a convecção mista (ou combinada)? Quando se verifica?

A convecção combinada ocorre quando a convecção natural e forçada coexiste, onde nenhuma das duas pode ser considerada desprezível, sendo assim, as duas devem ser consideradas. Alguns exemplos onde existe a convecção mista são no escoamento paralelo, oposto e transversal.  A convecção combinada se verifica quando:

[pic 12]

EBULIÇÃO E CONDENSAÇÃO

1. Explique o modo de ebulição em piscina, quais os tipos existentes?

Na ebulição em piscina, o líquido encontra-se quiescente e seu movimento próximo à superfície é devido à convecção e à mistura induzida pelo crescimento e o desprendimento das bolhas. A ebulição em piscina saturada, existe um aumento brusco na temperatura do líquido próximo à superfície do sólido, a temperatura na maior parte do líquido permanece ligeiramente acima do valor de saturação, onde bolhas geradas na interface sólido–líquido ascendem até a interface líquido–vapor, onde finalmente o vapor é transportado através da interface. Os modos de ebulição em piscina podem ocorrer por convecção natural, nucleada, em filme e em regime de transição.

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