1. Determinación experimental de “h” a partir de los números de Nusselt, Reynolds y
Prandtl.
Para la determinación de h que es el coeficiente de convección forzada el que se
requiere en este caso se recurre a la ley de enfriamiento de Newton ya que
involucra dos temperaturas: la de la superficie y la del fluido que en este caso es el
fluido de calor.
q’’=h (Ts-Tf)
q’’=Coeficiente de transferencia de calor. (W/m)
h=Coeficiente de convección. (W/m2
°C)
Ts=Temperatura de superficie. (°c)
Tf=Temperatura del fluido. (°C)
Se aplican los números adimensionales que son Nusselt, Reynolds y Prandtl que
tienen una característica que se aplican para la determinación del proceso de
mecanismo de la convección forzada que es generada por un medio externo, en el
caso de Reynolds se aplica para determinar la relación que existe entre las
fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas que actúan sobre un elemento de
volumen de un fluido, involucra las variables de densidad, viscosidad, diámetro o
longitud de una superficie y una velocidad, es un indicativo del tipo de flujo del
fluido, laminar o turbulento, el valor del número de Reynolds para el cual el flujo se
vuelve turbulento es el número crítico de Reynolds:
Si es menor a 2500 el flujo es laminar.
Si es mayor a 2500 el flujo es turbulento
Re=
ρ=Densidad del fluido. (kg/m3
)
v=velocidad del fluido. (m/s)
D=diámetro de la superficie. (m)
µ=Viscosidad del fluido. (kg/m*s)

2. El número de Nusselt se involucra las variables de coeficiente de convección,
longitud y coeficiente de conductividad térmica, que se aplica este número para
calcular la existencia entre el calor transferido por convección a través del fluido y
el que se transferiría si sólo existiese conducción.
Cuanto mayor es el número de Nusselt más eficaz es la convección
Un número de Nusselt de Nu = 1, para una capa de fluido, representa
transferencia de calor a través de ésta por conducción pura.
El número de Nusselt se emplea tanto en convección forzada como natural.
Nu=
h=Coeficiente de convección. (W/m2
°C)
L=Longitud de la superficie. (m)
k=Coeficiente de conducción térmica. (W/m °C)
El número adimensional de Prandtl sirve para determinar la difusividad molecular
de la cantidad de movimiento y la difusividad molecular del calor o entre el espesor
de la capa límite de velocidad y la capa límite térmica. El número de Prandtl va
desde menos de 0.01 para los metales líquidos hasta más de 100.000 para los
aceites pesados. El Pr es del orden de 10 para el agua. Los valores del número de
Prandtl para los gases son de alrededor de 1, lo que indica que tanto la cantidad
de movimiento como de calor se difunden por el fluido a una velocidad similar. El
calor se difunde con mucha rapidez en los metales líquidos (Pr<1) y con mucha
lentitud en los aceites (Pr>1) en relación con la cantidad de movimiento. Esto
indica que la capa límite térmica es mucho más gruesa para los metales líquidos y
mucho más delgada para los aceites, en relación con la capa límite de velocidad.
Cuanta más gruesa sea la capa límite térmica con mayor rapidez se difundirá el
calor en el fluido.
Pr=
CP=Calor especifico. (W /kg °C)
μ=Viscosidad del fluido. (kg/m*s)
k=Coeficiente de conducción térmica. (W/m2
°C)

3. El problema básico en convección consiste en conocer el valor del coeficiente de
película h. Una vez conocido este coeficiente es inmediato calcular la potencia
térmica puesta en juego mediante la Ley de Enfriamiento de Newton:
Q-punto = h A (Tt - Ts).
El coeficiente de película h se calcula a partir del número de Nusselt pues
Nu = (h L) / k y, entonces:
h = (Nu k ) / L .
Para el cálculo del número de Nusselt hay que distinguir entre convección forzada
y natural.
En convección forzada el número de Nusselt es función del número de Reynolds y
de Prandtl,
Nu = f (Re, Pr)