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Relações teóricas do coeficiente de convecção
| Topo pág | Fim pág |Conforme já visto em página anterior, a troca de calor por convecção segundo esquema da Figura 01 é dada pela relação:
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| Figura 01 |
#A.1#Onde h é o coeficiente de transferência de calor por convecção ou simplesmente coeficiente de convecção.
O coeficiente de convecção pode ser teoricamente relacionado com alguns números adimensionais que, por sua vez, são definidos a partir de diversas grandezas físicas envolvidas no processo.
Aqui são apresentados resultados finais, com omissão desse desenvolvimento matemático.
A tabela a seguir lista as grandezas físicas envolvidas no processo.
| Símbolo | Descrição | Unidade SI |
| β | Coeficiente de dilatação volumétrica do fluido | 1 / K |
| c | Velocidade do escoamento do fluido | m / s |
| cp | Calor específico do fluido sob pressão constante | J / (kg K) |
| d | Comprimento característico do processo | m |
| ΔT | Diferença de temperatura entre fluido e parede (= Tf − Tw) | K |
| η | Viscosidade dinâmica do fluido | N s / m2 |
| g | Aceleração da gravidade | m / s2 |
| h | Coeficiente de convecção (também usado α) | W / (m2 K) |
| k | Condutividade térmica do fluido (também usado λ) | W / (m K) |
| ν | Viscosidade cinemática do fluido (= η / ρ) | m2 / s |
| ρ | Massa específica do fluido | kg / m3 |
| Tf | Temperatura do fluido | K |
| Ts | Temperatura da superfície ou parede (também usado Tw) | K |
- Observações
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• a unidade kelvin (K) de grandezas derivadas de intervalos de temperatura (β, cp, h, k ΔT) pode ser substituída por grau Celsius (°C) pois diferenças de temperatura são iguais em ambas as escalas.
• símbolos alternativos para coeficiente de convecção (h) e condutividade térmica (k), o seja, α e λ podem ser usados para evitar confusão com outras grandezas como entalpia.
• comprimento característico d é uma grandeza que depende da configuração física do caso. Exemplos:
- para tubo de seção circular, é o diâmetro (D).
- para fluxo entre placas, a distância entre elas.
- para fluxo paralelo a uma placa, um lado dela.
- para tubos de seção não circular, o diâmetro hidráulicoDh = 4 S / P#B.1#, onde:
S: área da seção transversal
P: perímetro
A tabela abaixo relaciona as grandezas adimensionais que serão usadas.
| Nome | Fórmula | Ref | Observação |
| Número de Grashof |  |
#C.1# | Indica relações entre forças de empuxo e forças de viscosidade |
| Número de Nusselt |  |
#C.2# | Relaciona calor transmitido por convecção e por condução |
| Número de Peclet |  |
#C.3# | Produto dos números de Reynolds e de Prandtl |
| Número de Prandtl |  |
#C.4# | Quantidade de movimento em relação ao calor transmitido por condução |
| Número de Reynolds |  |
#C.5# | Relação entre forças de inércia e de viscosidade. Se as primeiras são predominantes, o escoamento é turbulento |
O coeficiente de convecção α é calculado segundo fórmulas que podem ser genericamente expressas como:
| Convecção livre |  |
#D.1# |
| Convecção forçada |  |
#D.2# |
As funções
f(Gr, Pr) e g(Re, Pr) dependem das situações específicas, que serão objeto dos próximos tópicos.Topo | Índice do grupo | Página anterior | Próxima página | Última revisão ou atualização: Ago/2008
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