CONVEZIONE FORZATA NATURALE Meccanismo di trasferimento di energia termica che avviene tra una superficie e un fluido, a temperature diverse e in moto relativo tra loro FORZATA NATURALE   Il moto del fluido è dovuto ad agenti esterni forzanti Il moto del fluido è dovuto ad agenti interni

CONVEZIONE Sono presenti contemporaneamente fenomeni di scambio termico e di trasporto di massa È necessario determinare la velocità in ogni punto dello spazio È necessario determinare la temperatura in ogni punto dello spazio

CONVEZIONE IPOTESI Equilibrio locale Regime stazionario Il mezzo come continuo matematico

CONVEZIONE Ogni elemento di fluido subisce l’azione di varie forze, che possono suddividersi in due tipi: Forze di massa  forze che agiscono a distanza e sono dovute alla presenza di un campo. Forze di superficie  forze dovute al contatto diretto tra l’elemento fluido e l’ambiente circostante.

CONVEZIONE FORZE DI SUPERFICIE Normale alle superfici dell’elemento fluido Tangenziale alle superfici dell’elemento fluido   Forze di pressione Forze di taglio

CONVEZIONE II Legge della Dinamica Forze di massa + Forze di superficie = Forze di inerzia Resistenza offerta dalla massa ad un’accelerazione esterna

CONVEZIONE Viscosità Resistenza offerta dal fluido al moto  Coefficiente di viscosità dinamica

Coefficiente di viscosità cinematica CONVEZIONE Viscosità Coefficiente di viscosità cinematica 

È presente un trasporto di massa e di energia di tipo “convettivo” Regimi di moto Laminare Turbolento L’interazione tra filetti fluidi contigui può avvenire solo per diffusione È presente un trasporto di massa e di energia di tipo “convettivo”

Strato limite fluidodinamico Spessore dello strato limite: distanza dalla superficie solida in corrispondenza della quale w(y) è il 99% di w

Strato limite fluidodinamico    All’esterno dello strato limite gli effetti della viscosità sono trascurabili

Strato limite fluidodinamico x>xL  (x)=r  Moto completamente sviluppato

Strato limite fluidodinamico Laminare Turbolento

Profili di temperatura NATURALE FORZATA

Profili di velocità NATURALE FORZATA

Assume valori diversi a seconda che la convezione è naturale o forzata Relazione di Newton  Assume valori diversi a seconda che la convezione è naturale o forzata La convezione forzata è un meccanismo di trasmissione del calore più efficace di quello naturale

Numeri caratteristici  Rappresentano una misura dell’importanza relativa tra due grandezze fisicamente e dimensionalmente omogenee  Giocano un ruolo rilevante nell’analisi dimensionale e nella teoria dei modelli

Numeri caratteristici Numero di Nusselt

Numeri caratteristici Numero di Nusselt  

Numeri caratteristici Numero di Nusselt  

Numeri caratteristici Numero di Nusselt 

Numeri caratteristici Numero di Reynolds 

Numeri caratteristici Numero di Prandtl 

Numeri caratteristici Numero di Grashof 

Numeri caratteristici Numero di Rayleigh 

CONVEZIONE EQUILIBRIO LOCALE Le equazioni di equilibrio applicabili su un sistema macroscopico sono applicabili anche localmente

CONVEZIONE REGIME STAZIONARIO Tutte le grandezze esterne (velocità, energia cinetica, etc.) ed interne (pressione, temperatura, densità, etc.) sono indipendenti dal tempo

CONVEZIONE CONTINUO MATEMATICO Solido: le dimensioni geometriche che definiscono il corpo in esame sono grandi rispetto alle dimensioni di ogni singolo cristallo di cui il solido è composto. Fluido: