Conveición

La conveición ye una de les trés formes de tresferencia de calor. Caracterízase porque se produz per mediu d'un fluyíu (líquidu, gas o plasma) que tresporta'l calor ente zones con distintes temperatures. La conveición produzse namái per mediu de materiales, la evaporación de l'agua o fluyíos. La conveición en sí ye'l tresporte de calor per mediu del movimientu del fluyíu. Por casu, al trasegar por aciu bombes o al calecer agua nun cazu, l'agua en contautu cola base del cazu xube, ente que l'agua de la superficie, baxa y ocupa el llugar que dexó la caliente.

La tresferencia de calor implica'l tresporte de calor nun volume y l'amiestu d'elementos macroscópicos de porciones calientes y fríes d'un gas o un líquidu. Inclúi tamién l'intercambiu d'enerxía ente una superficie sólida y un fluyíu o per mediu d'una bomba, un ventilador o otru dispositivu mecánicu (conveición mecánica, forzada o asistida).

Na tresferencia de calor llibre o natural, un fluyíu ye más caliente o más fríu. En contautu con una superficie sólida, causa una circulación por cuenta de les diferencies de densidaes que resulten del gradiente de temperatures nel fluyíu.

La tresferencia de calor por conveición espresar cola Llei del enfriamientu de Newton:

{\frac {dQ}{dt}}=hA_{s}(T_{s}-T_{\inf })

Onde:

$h$ ye'l coeficiente de conveición

$A_{s}$ ye l'área del cuerpu en contautu col fluyíu

$T_{s}$ ye la temperatura na superficie del cuerpu

$T_{\inf }$ ye la temperatura del fluyíu lloñe del cuerpu.

La conveición na atmósfera

La conveición na atmósfera terrestre arreya la tresferencia d'enormes cantidaes del calor absorbíu pel agua. Forma nubes de gran desenvolvimientu vertical (por casu, cúmulos congestus y, sobremanera, cumulonimbos, que son los tipos de nubes qu'algamen mayor desenvolvimientu vertical). Estes nubes son les típiques portadores de nubes llétriques y de grandes precipitaciones. Al algamar un altor bien grande (por casu, unos 12 o 14 km) y esfrecese violentamente, pueden producir nubes de xarazo, una y bones les gotes d'agua van conxelándose al xubir violentamente y depués bástiense al suelu yá n'estáu sólidu. Pueden tener forma d'un fungu asimétricu de gran tamañu; y dacuando fórmase nesti tipu de nubes un cercu qu'asemeya una especie d'incla (anvil's head, como se conoz n'inglés).

El procesu qu'anicia la conveición nel senu de l'atmósfera ye por demás importante y xenera una serie de fenómenos fundamentales na esplicación de los vientos y na formación de nubes, vaguaes, ciclones, anti ciclones, precipitaciones, etc. Tou los procesos y mecanismos de conveición del calor atmosférico obedecen a les lleis físiques de la Termodinámica. D'estos procesos ye fundamental el qu'esplica'l ciclu de l'agua na naturaleza o ciclu hidrolóxicu. Cuasi tolos fenómenos antes nomaos tienen que ver con esti últimu mecanismu.

Tamién se denomina ciclu hidrolóxicu o ciclu de l'agua al percorríu de l'agua na atmósfera pola capacidá que tien l'agua d'absorber calor y vencelo gracies a la capacidá que tien de tresformase d'un estáu físicu a otru. A les traces, el ciclu hidrolóxicu funciona de la siguiente manera: los rayos solares calecen les superficies de les agües marín y terrestre les cualos, al absorber esi calor, pasen del estáu líquidu al gaseosu en forma de vapor d'agua. El vapor xube hasta ciertu altor y al faelo, pierde calor, entiéstase y forma les nubes, que tán constituyíes por gota d'agua bien pequeñu que se caltienen en suspensión a determináu altor. Cuando esta condensación acelérase, por el mesmu ascensu de la masa de nubes (conveición), fórmense nubes de mayor desenvolvimientu vertical, colo que les gotes aumenten de tamañu y formen les precipitaciones, que pueden ser tantu sólides (nieve, xarazo) como aguacientes (agua), dependiendo de la temperatura. Estes precipitaciones pueden cayer tantu nel mar como nes tierres remanecíes. A lo último, parte de l'agua que se bastia nos continentes ya islles pasa de nuevu a l'atmósfera por evaporación o produz corrientes fluviales que lleven de nuevu gran parte de les agües terrestres a los mares y océanos, colo que se cierra'l ciclu, que vuelve repitise.

Comportamientu d'un fluyíu cualesquier na tresferencia de calor

Cuando un fluyíu dexa calor el so molécules se desaceleran polo cual la so temperatura mengua y la so densidá aumenta siendo atraida les sos molécules pola gravedá de la tierra.

Cuando'l fluyíu absuerbe calor les sos molécules acelerar polo cual la so temperatura aumenta y la so densidá mengua, lo que lo fai más llixeru.

El fluyíu más fríu tiende a baxar y ocupa el nivel más baxu de la vertical y los fluyíos más calientes son movíos al nivel más altu, creándose asina los vientos de la tierra.

La tresferencia térmica convectiva consiste nel contautu del fluyíu con una temperatura inicial con otru elementu o material con una temperatura distinto En función de la variación de les temperatures, van variar les cargues enerxétiques moleculares del fluyíu, y los elementos interactuantes del sistema van realizar un trabayu, onde'l que tien mayor enerxía o temperatura va vencer al que tien menos temperatura. Esta tresferencia térmica va realizar hasta que los dos tengan igual temperatura; mientres se realiza'l procesu les molécules con menor densidá van tender a xubir y les de mayor densidá van baxar de nivel. Les molécules que s'atopen nes capes inferiores aumenten la so temperatura.

Intercambiadores de calor

Un intercambiador de calor ye un dispositivu construyíu pa intercambiar eficientemente el calor d'un fluyíu a otru, tanto si los fluyíos tán dixebraos por una paré sólida pa prevenir el so amiestu, como si tán en contautu direutu. Los cambiadores de calor son bien usaos en refrigeración, acondicionamientu d'aire, calefacción, producción d'enerxía, y procesamientu químicu. Un exemplu básicu d'un cambiador de calor ye'l radiador d'un coche, nel que'l líquidu de radiador caliente ye esfrecíu pol fluxu d'aire sobre la superficie del radiador.

Les disposiciones más comunes de cambiadores de calor son fluxu paralelo, contracorriente y fluxu cruzao. Nel fluxu paralelo, dambos fluyíos mover na mesma direición mientres la tresmisión de calor; en contracorriente, los fluyíos mover en sentíu contrariu y en fluxu cruciáu los fluyíos muévense formando un ángulu rectu ente ellos. Los tipos más comunes de cambiadores de calor son de carcasa y tubos, de doble tubu, tubu extruido con aletes, tubu d'aleta espiral, tubu n'O, y de plaques. Puede llograse más información sobre los fluxos y configuraciones de los cambiadores de calor nel artículu intercambiador de calor.

Cuando los inxenieros calculen la tresferencia teórica de calor nun intercambiador, tienen de trepar col fechu de que'l gradiente de temperatures ente dambos fluyíos varia cola posición. Pa solucionar el problema en sistemes simples, suel usase la diferencia de temperatures media logarítmica (DTML) como temperatura 'media'. En sistemes más complexos, la conocencia direuta de la DTML nun ye posible y nel so llugar puede usase'l métodu de númberu d'unidaes de tresferencia (NUT).

Ver tamién

Referencies

Enllaces esternos

Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a Conveición.