Este documento trata sobre los coeficientes de película en la transferencia de calor. Explica que el coeficiente de película representa la razón de la transferencia de calor entre una superficie sólida y un fluido. Además, depende de parámetros como el tipo de convección, régimen del fluido, velocidad, viscosidad, densidad, temperatura y conductividad térmica. También presenta correlaciones para calcular el coeficiente de película en convección natural y forzada.

1. Anguiano Chávez Víctor Hugo 12041058
Contreras Hinojosa Ilse Ivette 12041068
Guerrero Medrano Daniel 12041080
Leyva Sánchez Dora Nely 12041088
Villalobos Rueda Juan Francisco 12041109
INSTITUTO TECNOLOGICO DE
DURANGO
Ingeniería Química
PROCESOS DE SEPARACION II
UNIDAD 1: TRANSFERENCIA DE CALOR
*COEFICIENTES DE PELICULA*
Catedrático: Ing. Eduardo Porras Bolívar

2. ◦ INTRODUCCIÓN.
◦ COEFICIENTES DE PELÍCULA.
◦ NÚMEROS ADIMENSIONALES.
◦ CORRELACIONES EN CONVECCIÓN NATURAL
◦ CORRELACIONES EN CONVECCIÓN FORZADA
BIBLIOGRAFÍA.

3. Convección
Natural Forzada
Transferencia de calor por medio del movimiento
de una masa fluida, tal como el aire o el agua
El fluido se mueve debido a
cambios de densidad que
resultan del cambio de la
temperatura
Se obliga al fluido a fluir
mediante medios externos,
como un ventilador o una
bomba.
 Externa
 Interna

4.  El coeficiente de película representa la razón de la transferencia de calor
entre una superficie sólida y un fluido por unidad de área superficial por
unidad de diferencia en la temperatura.
 Además, indica la razón o velocidad a la cual los fluidos que tienen una
variedad de propiedades físicas y bajo diferentes grados de agitación,
transfieren calor.

5. El coeficiente de película depende de diferentes parámetros
como:
◦ Tipo de convección (forzada o natural).
◦ Régimen del fluido (laminar o turbulento).
◦ Velocidad del flujo.
◦ Viscosidad del fluido.
◦ Densidad del fluido.
◦ Temperatura.
◦ Conductividad térmica del fluido.
◦ Calor específico del fluido
◦ Forma de la superficie de intercambio.
◦ Rugosidad de la superficie de intercambio

7.  Es la razón de las fuerzas de inercia a las fuerzas viscosas
en el fluido.
Densidad (ρ): kg/m³
Diámetro (D): m
Velocidad (V): m/s
Viscosidad dinámica (µ): Pa·s =
kg·m−1·s−1
Flujo laminar >2100
Flujo turbulento <10000

8.  Relaciona la difusividad molecular de la
cantidad de movimiento sobre la difusividad
molecular del calor.
0.01< para metales líquidos
Hasta 100,000 para los aceites pesados

9.  Es un número adimensional utilizado en cálculos de
transmisión de calor en estado transitorio.
 Donde:
h: es el coeficiente de transferencia de calor en la
superficie en W/m2*k también llamado coeficiente de
película.
L: es una longitud característica en m, definida
generalmente como el volumen del cuerpo dividido por
su superficie externa total.
k: es la conductividad térmica de material del cuerpo
W/m*k

10. Caracteriza la conducción de calor.
 Relación entre la velocidad de la conducción y
la velocidad de almacenamiento de energía.
Donde:
α: es la difusividad térmica. (m2/s)
t: es el tiempo característico. (s)
L: es la longitud a través de la que la conducción de
calor ocurre. (m)

12.  Es muy común en la práctica quitar las
dimensiones del coeficiente de transferencia
de calor (h) con éste número. Que se define
como:
Dónde:
h= Es el coeficiente de
transferencia de calor por
convección.
Lc= Es la longitud característica.
k= La conductividad térmica del
fluido.

13.  La transferencia de calor a través de la capa de fluido será
por convección cuando ésta última tenga algún
movimiento y por conducción cuando esté inmóvil.
 Es aquí donde se aplica el Nu, representa el mejoramiento
de la transferencia de calor a través de una capa de fluido
como resultado de la convección en relación con la
conducción a través de la misma capa.
 Entre mayor sea el número de Nusselt, más eficaz es la
convección.
 Sí el número de Nu=1; para una capa de fluido representa
transferencia de calor a través de ésta por conducción
pura.

14.  Representa la razón entre la
fuerza de empuje y la fuerza viscosa
que actúan sobre el fluido, rige el
régimen de flujo en la convección
natural.
 El papel que desempeña el
número de Reynolds en la
convección forzada se ve impactado
por el número de Grashof.
 Como tal este número,
proporciona el criterio principal en
la determinación de si el flujo de
fluido es laminar o turbulento en la
convección natural.
Ҫengel, Y. A. (2007). Transferencia de calor y
masa (3ª ed.). México: McGraw-Hill.

15. g = Aceleración gravitacional. [≡] m/s2
β = Coeficiente de expansión volumétrica, 1/K. (β=1,
para los gases ideales)
Ts= Temperatura de la superficie. [≡] °C
T∞= Temperatura del fluido en el ambiente. [≡] °C
Lc= Longitud característica de la configuración
geométrica. [≡] m
v= Viscosidad cinemática del fluido. [≡] m2/s

16.  La transferencia de convección natural sobre una superficie
depende mucho de la configuración geométrica de ésta, así
como de su orientación. Además de la variación de la
temperatura sobre la superficie y de las propiedades del fluido
que interviene.
 En algunas de las correlaciones para convección natural,
interviene el numero de Rayleigh (Ra), el cuál es producto del
número de Gr y el Pr.
Determina el régimen de flujo en este tipo de convección, de
acuerdo a las características ya mencionadas.

18. Características:
 Para una configuración geométrica dada, el número
de Nusselt promedio en la convección forzada
depende de los números de Reynolds y de Prandtl,
en tanto que el número promedio de Sherwood
depende de los números de Reynolds y de Schmidt.
 Por lo tanto, puede obtenerse el número de
Sherwood a partir de la expresión del número de
Nusselt, simplemente al reemplazar el número de
Prandtl por el de Schmidt.

20.  Corriente de
convección natural
 Transferencia de calor
por convección natural

21. Convección
natural
Configuración
geométrica
Orientación Variación de T
Propiedades
termofísicas

22.  Los valores de las constantes C y
n dependen de la configuración
geométrica de la superficie y del
régimen de flujo
 El valor de la constante C
normalmente es menor que 1.
 Todas las propiedades del fluido
deben evaluarse a la temperatura
de película Tf= (Ts+T∞)/2.

24. Ҫengel, Y. A. (2007). Transferencia de calor y
masa (3ª ed.). México: McGraw-Hill.

26. La convección es el
modo de transferencia
de energía entre una
superficie sólida y el
fluido adyacente que
está en movimiento.
Entre más rápido es el
movimiento de un fluido,
mayor es la transferencia
de calor por convección.

27.  El flujo de un fluido se clasifica como interno
o externo, dependiendo de si se fuerza ese
fluido a fluir en un canal confinado o sobre
una superficie.
 Las condiciones durante este proceso afectan
la transferencia de calor y este efecto aparece
en el número de Nusselt.

28.  La convección forzada externa es el
mecanismo de transferencia de calor entre
alguna superficie y un fluido, el cual circula
alrededor de la superficie de estudio y fluye
como consecuencia de alguna fuerza
mecánica o física que ocasiona su
movimiento.

29.  Para tomar en consideración la variación de
las propiedades del fluido con la temperatura,
las propiedades suelen evaluarse a una
“Temperatura de película”, que se calcula:

30.  Para un flujo sobre una placa plana se tiene
que el régimen es:
Laminar: Re > 1x105, Turbulento Re > 3x106.
 Para determinar el número de Nusselt se
pueden emplear las siguientes relaciones:

31.  La relación de Churchill y Ozoe es aplicable para
todos los números de Prandtl con un error aprox.
de 1%.

32.  En la práctica con frecuencia se encuentra el flujo
que pasa a través de cilindros y esferas. Por
ejemplo, los tubos en un intercambiador de calor
de coraza y tubos involucran flujo interno, por los
tubos, y flujo externo, sobre éstos, y los dos flujos
deben considerarse en el análisis del
intercambiador.
 Para el número de Nusselt promedio en lo relativo
al flujo cruzado sobre un cilindro, se presenta la
ecuación propuesta por Churchill y Bernstein:

33.  En la Tabla 1-5 se dan
valores típicos de h:

34.  Kern, D. Q. (1998). Procesos de transferencia de calor.
2° Edición. México: C.E.C.S.A.
 Holman, J. P. (1999). Transferencia de calor. México:
C.E.C.S.A.
 Ҫengel, Y. A. (2007). Transferencia de calor y masa. 3ª
edición. México: McGraw-Hill.