Antecedentes de flujo de fluidos para transferencia de calor por convección

Convección es el mecanismo mediante el cual se transfiere calor entre una superficie sólida y un fluido en movimiento adyacente a ella. En general, la velocidad media más grande d e un fluido es la razón de transferencia convectiva de calor más grande para una diferencia de temperatura prescrita entre el fluido y la frontera sólida. En adición a la magnitud de velocidad, el modelo de movimiento del flujo del fluido también afecta las características de transferencia de calor. Por tanto, es esencial adquirir algunos conocimientos de la dinámica de flujo de fluido. Este capítulo se dedica a la discusión de algunos tópicos selectos de flujo de fluidos, también los dos capítulos siguientes tratan con los mecanismos de transferencia convectiva de calor.

En diferentes estudios típicos de flujo de fluidos que son relevantes para la transferencia convectiva de calor, consideramos flujo de fluidos viscosos a través de tuberías o tubos y flujo de fluidos sobre objetos. Tales situaciones se encuentran por ejemplo en el flujo de agua en los tubos de un bóiler o de un radiador de un automóvil, el flujo de aire caliente en los ductos de la calefacción de una casa, el flujo de aire en las ventanas de un aeroplano, etc.

Algunas de las variables pertinentes en un problema típico de flujo de fluidos son la densidad, la viscosidad, la velocidad media del fluido y una dimensión característica de la geometría del flujo. Usualmente nos interesamos en determinar la distribución de velocidad en un flujo de fluido, y después las influencias directas del transporte de energía. Otra cantidad de interés es la caida de presión que experimenta un fluido que fluye a través de una cierta longitud. Es esencial conocer la caida de presión para calcular la potencia requerida para el bombeo. Los principios de conservación de la masa y conservación del momento forman las bases para el análisis del flujo de fluidos.

En el flujo de fluidos reales, la viscosidad juega un papel muy importante. Esta contribuye a la variación de las velocidades y a las caidas de presión. Por tanto, nuestro estudio del flujo de fluidos comenzará con la naturaleza y efectos de la viscosidad.

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