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UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO ¿Qué es convección forzada? ¿De qué manera difiere con respecto de la convección natural? ¿La convección causada por los vientos es forzada? La convección recibe el nombre de convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre la superficie mediante medios...

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1. ¿Qué es convección forzada? ¿De qué manera difiere con respecto de la convección natural? ¿La convección causada por los vientos es forzada? La convección recibe el nombre de convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre la superficie mediante medios externos como un ventilador, una bomba o el viento. Difiere de la convección natural porque el movimiento del fluido es causado por las fuerzas de empuje que son inducidas por las diferencias de densidad debidas a la variación de la temperatura en ese fluido La convección causada por los vientos si es forzada. 2. ¿En cuál modo de transferencia de calor: convección natural o forzada, el coeficiente de transferencia de calor por convección suele ser más elevado? ¿Por qué? En la convección forzada, porque el coeficiente de transferencia de calor depende del movimiento del fluido y la convección forzada implica velocidades más altas. 3. Considere una papa horneada caliente. ¿La papa se enfriará con mayor rapidez, o con mayor lentitud, cuando soplamos el aire tibio que sale de nuestros pulmones sobre ella en lugar de dejarla enfriar de manera natural en el aire más frío del cuarto? Explique. La papa se enfriará con mayor rapidez cuando soplamos aire tibio que sale de nuestros pulmones debido a que la rapidez de la transferencia de calor por convección es proporcional a la diferencia de temperatura, por lo que si la dejamos en aire más frío la transferencia de calor será menor o con menor lentitud. 4. ¿Cuál es el significado del número de Nusselt? ¿Cómo se define? Es el coeficiente de transferencia de calor adimensional. Representa el mejoramiento de la transferencia de calor de una capa de fluido debido a la convección con respecto a la conducción de calor en la misma capa. Un número de Nusselt igual a 1 indica que se tiene un fenómeno de conducción pura, mientras que entre más grande sea indica que la convección aumenta y por lo tanto la transferencia de calor también.

Siendo h el coeficiente convectivo mencionado, L la longitud característica y k [W/m K] la conductividad térmica. 5. ¿Cuándo la transferencia de calor a través de un fluido es conducción y cuándo es convección? ¿Para cuál caso la razón de la transferencia de calor es más alta? ¿En

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qué difiere el coeficiente de transferencia de calor por convección de la conductividad térmica de un fluido? -La convección es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacentes que están en movimiento y comprende los efectos combinados de la conducción y el movimiento de fluidos. Entre más rápido es el movimiento de un fluido, mayor es la transferencia de calor por convección. En ausencia de cualquier movimiento masivo de fluido, la transferencia de calor entre una superficie sólida y el fluido adyacente es por conducción pura. -Es más alta en convección debido al movimiento del fluido. -La conductividad térmica del material es una medida o propiedad de la capacidad de un material para conducir calor, mientras que el coeficiente de transferencia de calor por convección h no es una propiedad del fluido, es un parámetro que se determina en forma experimental y cuyo valor depende de todas las variables que influyen sobre la convección. 6. ¿Cómo se le llama a la región de flujo sobre la superficie en la cual la variación de la temperatura en la dirección perpendicular a esa superficie es significativa? La región del flujo sobre la superficie en la cual la variación de la temperatura en la dirección normal a la superficie es significativa es la capa límite térmica. 7. ¿Cuál es la longitud característica, x, de una placa plana? Para una placa plana, la longitud característica es la distancia x desde el borde de ataque. Es la dimensión de la placa en la dirección del flujo, L. 8. La relación de las fuerzas de inercia, respecto de las fuerzas viscosas se representa con el número adimensional: Esta razón se conoce como número de Reynolds, el cual es una cantidad adimensional y se expresa para el flujo externo como: 𝜌𝑉𝐿 𝑅𝑒 = 𝜇 9. La relación de las fuerzas de empuje, respecto de las fuerzas de inercia se representan con el número adimensional: Numero de Grashof. Ya que no hay campo de flujo externo, el número de Reynolds no puede ser el parámetro que rija el régimen de flujo, son las fuerzas de empuje las

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impulsoras del movimiento. Cuando la temperatura en la pared de la placa es constante, este número se define como: 10. ¿Qué es la condición de no deslizamiento? ¿Qué la causa? Todas las observaciones experimentales indican que un fluido en movimiento llega a detenerse por completo en la superficie y toma una velocidad cero con respecto a esta última. Es decir, un fluido en contacto directo con un sólido “se adhiere” a la superficie debido a los efectos viscosos y no se desliza. 11. Bosqueje el perfil de velocidad y el de temperatura dentro de la capa límite para el flujo sobre una placa plana.

Bibliografía Yunus A. Çengel; “Transferencia de calor y masa”, tercera edición, Mac Graw Hill, 2007....