Questões ATPS TRANSCAL P 2 report

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Curso: Engenharia Mecânica

Relatório 2 – Transferência de Calor

Trabalho em grupo apresentado à Faculdade Anhanguera de Jundiaí, como requisito para disciplina de Transferência de Calor.

Avaliado em: ____/____/2014

Nota:

Avaliador (a):

Jundiaí

2014

  1. INTRODUÇÃO Este documento tem como objetivo apresentar o estudo realizado para a elaboração das Atividades Práticas Supervisionadas pertinentes a matéria de Transferência de Calor, abordando os conceitos básicos dos mecanismos de transferência de calor e suas propriedades térmicas da matéria em específico, isolantes térmicos. Observando as vantagens e desvantagem dos isolantes térmicos estudados, bem como sua aplicação e influencia em nosso meio.

1. Sob quais condições poder ser dito que o fluxo térmico é uma constante, independente da direção do escoamento do calor?

R: Conforme a Lei de Fourier , implica que o fluxo térmico é uma grandeza direcional. Em particular, a direção de q”x = é normal à área seção transversal A. Ou seja, de forma mais geral, a direção do escoamento de calor será sempre normal a uma superfície de temperatura constante, chamada de superfície isotérmica.A figura 1 ilustra o sentido do fluxo térmico Pela Lei de Fourier tem-se que:

Figura 1 – Transferência de calor por condução unidimensional.

Fonte: Incropera 2011 pag. 3

2. Para a condução unidimensional, em regime estacionário, em uma casca cilíndrica ou esférica, sem geração de calor, fluxo de calor radial é independente do raio? A taxa de transferência é independente do raio?

R1: A taxa na qual a energia é conduzida através de qualquer superfície cilíndrica no sólido pode ser representada por;

Onde A =2πrL é a área normal à direção da transferência de calor. Como dita que a grandezaKr (dT/dr) é independente de r, conclui-se que a transferência de calor qr (não o fluxo térmico q”r ) é uma constante na direção radial.

3. Para a condução unidimensional, em regime estacionário, sem geração de calor, qual é a forma da distribuição de temperaturas em uma parede plana? E em uma casca cilíndrica? E em uma casca esférica?

R: a) a distribuição é linear! Já na condição da distribuição cilíndrica, a distribuição é logarítmica! b) E na condição de uma casaca esférica, a distribuição de calor se dá através da área da seção transversal. c) A 2rL (casca cilíndrica), L é o comprimento do tubo!

4. O que é a resistência térmica? Como ele é definida? Quais são suas unidades?

R: É a razão entre um potencial motriz e a correspondente taxa de transferência de calor, representada pela equação: Rt, cond = ;

Segundo, (Incropera – 2011); “A resistência térmica é definida através da analogia entre a difusão de calor e de energia elétrica. Da mesma forma que uma resistência elétrica está associada à condução de eletricidade, uma resistência térmica pode ser associada à condução de calor. cuja unidade é o kelvin por watt (K/W).”

5. Para a condução através de uma parede plana, você pode escrever de cabeças a expressão da resistência térmica? Analogamente, você pode escrever expressão para a resistência térmica associada à condução através de casca cilíndrica e esférica? De memória, você pode escrever expressões para as resistências térmicas associadas à convecção em uma superfície e à troca líquida de radiação entre a superfície e em uma grande vizinhaça?

R:

O conceito de resistência térmica também pode ser aplicado à parede cilíndrica. Devido à analogia com a eletricidade, um fluxo de calor na parede cilíndrica também pode ser representado como :

( T ), a diferença entre a temperatura da face quente e da face fria, consiste no potencial que causa a transferência de calor

( L / k.A ) é equivalente a uma resistência térmica (R) que a parede oferece à transferência de calor

Portanto, o fluxo de calor através da parede pode ser expresso da seguinte forma :

a) ;

b) Então para a parede cilíndrica, obtemos:

c) Então para a parede esférica, obtemos:

d) Em geral, podemos escrever:

6. Qual é a base física para a existência de um raio crítico de isolante? Como a condutividade térmica e o coeficiente convectivo afetam o seu valor?

R: Restringir a perda de calor do fluído, (ou frio); Através da perda da transferência do calor dissipado, quando há uma diferença de temperatura entre corpos e/ou estados, tende ao equilíbrio.

7. Como a resistência condutividade de um sólido é afetada pela sua condutividade térmica? Como a resistência convectiva em uma superfície é afetada pelo coeficiente convectivo? Como a resistência radiante e afetada pela emissividade da superfície?

a) É afetada pelo vácuo, ou seja, ausência de ar;

b) Pode ser observado que h é simplesmente um coeficiente de proporcionalidade entre o calor trocado e os outros termos da equação. A experiência e um pouco também nossa intuição nos permitem dizer que este coeficiente de troca de calor depende do arranjo geométrico, orientação, condições superficiais e características e velocidade do meio ambiente;

c) A emissividade dos materiais é devida às suas características superficiais, uma vez que, na maioria dos sólidos, a radiação emitida pelas moléculas do seu interior é absorvida pelas moléculas a ela adjacentes, sendo que apenas a energia emitida pelas moléculas localizadas a até 1 µm da superfície do material é que deixa efetivamente o corpo (INCROPERA, 2011).

8. Se calor é transferido para fora de uma superfície por convecção e radiação, como as resistências térmicas correspondentes são representadas em um circuito?

R:

a); b) ; c)

11. O que é resistência de contato? Como é definida? Quais são suas unidades para uma interface de área especificada? Quais são suas unidades para uma área unitária?

R: É a queda de temperatura devido a uma resistência térmica de contato entre duas superfícies, interrompendo assim a transferência de calor .

12. Como a resistência de contato é afetada pela rugosidade das superfícies adjacentes?

Resistência térmica de contato

figura – queda de temperatura devido à resistência térmica de contato (Incropera & De

Witt, p. 45- 4a edição, p. 64 – 5a edição

]

R:

“A existência de uma resistência de contato se deve principalmente aos efeitos da rugosidade da superfície”. Pontos de contato se entremeiam com falhas que são, na maioria dos casos, preenchidas com ar. A transferência de calor é, portanto, devida à condução de calor através da área de contato real e à condução e/ou radiação através das

falhas." (Incropera & De Witt, p. 44-4ª edição, p. 64-5ª edição).

BIBLIOGRÁFIA Incropera, Frank P./DeWitt, David P./Bergman, Theodore L./Lavine, Adrianne S - Fundamentos de Calor e de Massa, 6° Edição-Rio de Janeiro, 2011.

Site:

PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA TRANSFERÊNCIA DE CALORhttps://docs.google.com/a/aedu.com/file/d/0B2SJn0a5XTlkU2s5WmxmQnhlUTg/EditMECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALORhttp://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap2/cap2-9.htmlRADIAÇÃOhttp://fisicand.blogspot.com.br/2010/04/radiacao-em-fisica-radiacao-e.htmlCONDUÇÃO TÉRMICAhttp://www.geocities.ws/saladefisica8/termologia/conducao.html

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