La **convezione** è un processo di [[Trasmissione del calore|trasferimento di calore]] che avviene nei **fluidi (liquidi e gas)** attraverso il movimento di massa del fluido stesso. Questo fenomeno può essere naturale o forzato. - Nella **convezione naturale**, il movimento del fluido è causato da differenze di densità dovute a variazioni di temperatura - Nella **convezione forzata**, il movimento è indotto da mezzi esterni come pompe o ventilatori. #### Strato limite meccanico Lo **strato limite meccanico** è una sottile regione vicino alla superficie di un solido immerso in un fluido in cui gli effetti della viscosità sono significativi. *In questo strato, la velocità del fluido varia dalla velocità zero sulla superficie solida (a causa della condizione di non scivolamento) fino alla velocità del flusso principale.* Lo spessore dello strato limite dipende dalle proprietà del fluido e dalle condizioni al contorno, e gioca un ruolo cruciale nei processi convettivi poiché determina l'efficienza dello scambio termico tra la superficie e il fluido circostante. ![[Pasted image 20241018115803.png|400]] Lo spessore $\delta_v$ dello strato limite è convenzionalmente individuato dal seguente valore della velocità: $u=0.99u_\infty$All'interno dello strato limite, le condizioni di moto possono essere di tipo [[Moto di fluidi reali|laminare o turbolento]], a seconda del valore assunto dal **Numero di Reynolds**, definito come: $\color {orange} Re=\frac {\rho u l}\mu$ *essendo:* - *\rho = densità del fluido* - *\mu = viscosità dinamica* - *l = parametro lineare, definito di volta in volta; per un moto all'interno di un tubo cilindrico a sezione circolare, l è il diametro interno del tubo* - *u = velocità del fluido* Poiché *Re* è proporzionale alla velocità, a mano a mano che la velocità aumenta, il moto tende a passare da laminare a turbolento. - **Per Re<2000 --> moto laminare** - **Per Re>3000 --> moto turbolento** #### Strato limite termico Lo **strato limite termico** si riferisce alla sottile regione di fluido adiacente a una superficie solida dove gli effetti della conduzione termica sono significativi. *Quando un fluido scorre sopra una superficie che ha una temperatura diversa, si crea uno strato limite in cui la temperatura del fluido varia gradualmente dalla temperatura della superficie a quella del flusso principale. Questo fenomeno avviene perché la velocità del fluido è ridotta vicino alla superficie a causa della viscosità, permettendo al calore di essere trasferito per conduzione attraverso il fluido.* All'interno dello strato limite termico, il **gradiente di temperatura** è più pronunciato rispetto al resto del fluido. ![[Pasted image 20241018120607.png|400]] Lo spessore $\delta t$ è convenzionalmente individuato, come per lo strato limite di velocità, dal verificarsi della condizione: $T_p -T_f = 0.99 (T_p -T_\infty)$ *In generale gli spessori dello strato limite meccanico e termico non sono coincidenti, né si può affermare che uno sia maggiore dell'altro.* **Nell'ipotesi che lo strato limite termico sia più sottile di quello meccanico**, valida per i fluidi il cui [[Parametri adimensionali|numero di Prandtl]] è maggiore di 0.7, si può utilizzare una semplice relazione tra gli spessori $\delta t$ e $\delta v$: $\color {green} \frac {\delta t} {\delta v} = \frac 1 {1,026} P_r^{1/3}$ ==La maggior parte dei liquidi e dei gas rientra in questa categoria --> per gran parte dei gas, per i quali Pr si può supporre vicino all’unità, gli spessori degli strati limite termico e meccanico sono praticamente coincidenti.==