TRANSFERENCIA DE CALOR CON CAMBIO DE FASE

La condensación caracterizada por gotitas de diámetros variables sobre la superficie de condensación en lugar de una película continua de líquido, es uno de los mecanismos más eficaces de la transferencia de calor y con él se pueden lograr coeficientes de transferencia extremadamente grandes (figura 10-35). En la condensación por gotas éstas se forman en los sitios de nucleación sobre la superficie y crecen como resultado de la condensación continuada, se juntan formando otras más grandes y resbalan hacia abajo cuando alcanzan cierto tamaño, despejando la superficie y exponiéndola al vapor. En este caso no existe película de líquido que oponga resistencia a la transferencia de calor. Como resultado, con la condensación por gotas se pueden logran coeficientes de transferencia que son más de 10 veces más grandes que los asociados con la condensación en película. Los coeficientes de transferencia grandes permiten a los diseñadores lograr una velocidad específica de transferencia de calor ...

En la condensación en película el condensado moja la superficie y forma una película de líquido sobre la superficie, la cual resbala hacia abajo debido a la influencia de la gravedad. El espesor de la película aumenta en la dirección del flujo a medida que se condensa más vapor sobre ella. Ésta es la forma en la que por lo general ocurre la condensación en la práctica.

Cuando se eleva la temperatura de un líquido a una presión específica, hasta la temperatura de saturación Tsat a esa presión, se presenta la ebullición. Del mismo modo, cuando se baja la temperatura de un vapor hasta Tsat, ocurre la condensación.  Aun cuando la ebullición y la condensación exhiben algunas características únicas, se consideran como formas de transferencia de calor por convección, ya que están relacionadas con movimiento del fluido (como la elevación de las burbujas hasta la parte superior y el flujo del condensado hacia el fondo). La ebullición y la condensación difieren de las otras formas de convección en que dependen del calor latente de vaporización hfg del fluido y de la tensión superficial s en la interfase líquido-vapor, además de las propiedades de ese fluido en cada fase.  Dado que en las condiciones de equilibrio la temperatura permanece constante durante un proceso de cambio de fase a una presión fija, se pueden transferir grandes cantidade...

Se presenta la condensación cuando la temperatura de un vapor se reduce por debajo de su temperatura de saturación, Tsat. Esto suele llevarse a cabo cuando el vapor entra en contacto con una superficie sólida cuya temperatura Ts esté por debajo de la temperatura de saturación Tsat de ese vapor. Pero la condensación también puede ocurrir sobre la superficie libre de un líquido o incluso en un gas, cuando la temperatura de éstos a la cual se expone el vapor está por debajo de Tsat. En este último caso las gotitas de líquido suspendidas en el gas forman una niebla. En este capítulo sólo se considerará la condensación sobre superficies sólidas. Se observan dos formas distintas de condensación: en película y por gotas. En la condensación en películael condensado moja la superficie y forma una película de líquido sobre la superficie, la cual resbala hacia abajo debido a la influencia de la gravedad. El espesor de la película aumenta en la dirección del flujo a medida que se condensa más vapo...

La ebullición es un proceso de cambio de fase de líquido a vapor precisamente como la evaporación, pero existen diferencias significativas entre las dos. La evaporación ocurre en la interfase vapor-líquido, cuando la presión de vapor es menor que la de saturación del líquido a una temperatura dada. Por ejemplo, el agua en un lago a 20°C se evapora hacia el aire a 20°C y humedad relativa de 60%, ya que la presión de saturación del agua a esa temperatura es 2.3 kPa y la presión de vapor del aire en las condiciones mencionadas es 1.4 kPa. Se encuentran otros ejemplos de evaporación en el secado de ropa, frutas y vegetales; la evaporación del sudor para enfriar el cuerpo humano y el rechazo de calor de desecho en las torres húmedas de enfriamiento. Note que la evaporación no comprende la formación de burbujas o el movimiento de éstas ( figura 1 ). figura 1. Un proceso de cambio de fase líquida a vapor recibe el nombre de evaporación, si ocurre en una interfase líquido-vapor, y de ebull...