Estudio de la convección forzada dentro de tubos

Abstract

Dentro del punto de vista de la ingeniería la determinación de la relación que existe entre la transferencia de calor y diferencia de temperaturas específicas es la llave del problema. En este trabajo nos ocuparemos principalmente de hallar esa relación existente. En la transferencia de calor, así como en otras ramas de la ingeniería la solución de algunos problemas requieren asunciones e idealizaciones, ya que es siempre imposible describir un fenómeno físico exactamente y en otros expresar un problema en la forma de una ecuación que pueda ser resuelta y si es necesario con algunas aproximaciones. En la determinación de estas ecuaciones se tratará de hacerlo en una forma clara y algunas veces se obviarán demostraciones que son demasiado extensas. La transmisión de calor a un fluido sea este líquido o gas, o desde un fluido que fluye sobre la superficie de un cuerpo caliente o frío se realiza por el proceso conocido como convección. Cuando la circulación del fluido se realiza debido a causa de diferencia de densidad (y debido a estos cambios de densidades) la convección es natural o libre. La convección se llama forzada cuando la circulación se realiza utilizando un medio mecánico como por ejemplo una bomba, un abanico. En el presente trabajo solamente haremos un estudio de la convección formada dentro de tubos. El proceso de convección forzada es utilizado en todo o en parte, en una gran proporción de los casos de la transmisión de calor. La convección forzada juega el papel principal en el calentamiento y enfriamiento de fluidos que circulan En el interior de conductos y que son uno de los mas importantes procedimientos de transferencia de calor en ingeniería. El diseño y el análisis de todos los tipos de intercambiadores, requiere del conocimiento del coeficiente de transferencia entre la pared del conducto y el fluido que circula dentro de él. El tamaño de las calderas, economizadoras, sobre calentadores y precalentadores depende en gran parte del coeficiente unitario de la convección entre el interior de la superficie de los tubos y del fluido. También en el diseño al aire acondicionado y equipos de refrigeración es necesario evaluar el coeficiente de transferencia. Una vez calculado este coeficiente para una geometría dada y un flujo específico de condiciones conocidas.