CONDUÇÃO DE CALOR AXIAL E RADIAL
Por: Jose.Nascimento • 19/1/2018 • 1.836 Palavras (8 Páginas) • 564 Visualizações
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Assim, igualando as equações (1) e (2), temos que a resistência condutiva para uma parede plana é
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[pic 15]
(3)[pic 16]
Em sistemas radiais, a condução de calor ocorre de forma unidimensional, no sentido do raio r e a equação do calor assume a forma abaixo
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[pic 20]
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(4)[pic 22]
Igualando as equações (1) e (4), temos, assim, para a resistência condutiva em um cilindro
[pic 23]
[pic 24]
(5)[pic 25]
onde
Para sistemas convectivos, também é possível determinar uma resistência ao fluxo de calor. Sabendo que, pela lei do resfriamento de Newton,
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onde é o coeficiente convectivo ou de película, é a área de seção transversal ao fluxo, é a temperatura na superfície e é a temperatura ambiente, e igualando as equações (1) e (6), temos que[pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]
[pic 31]
[pic 32]
(7)[pic 33]
Há também uma resistência de contato nos casos em que sistemas compostos não apresentam a mesma temperatura nas interfaces. Este é um efeito que se deve principalmente à rugosidade da superfície. A resistência de contato é dada por
(8)[pic 34]
onde é a área de seção transversal ao fluxo de calor, e são as temperaturas em cada face da conexão e é o fluxo de calor por área. [pic 35][pic 36][pic 37][pic 38]
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Materiais e metódos
Em ambos experimentos, o equipamente utilizado foi o Heat Conduction Apparatus, da marca Armfield. O equipamento é constiruído por um transformador, uma unidade de calibração e uma unidade de ensaio, que consiste de duas geometrias de ensaio: uma barra cilíndrica, utilizada para o primeiro experimento, e um disco, utilizado para o segundo.
O transformador conecta-se à rede elétrica e fornece energia para a unidade de calibração. A unidade de calibração exibe os valores para temperatura e calor, e permite a seleção dos termopares na unidade de ensaio. As unidades de ensaio são contituídas por 9 ou 6 termopares, para o caso axial e radial, respectivamente. Estes componentes podem ser vistos abaixo, nas figuras 1, 2 e 3.
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Figura 1: Unidade de calibração
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Figura 2: Unidade de ensaio - axial
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Figura 3: Unidade de ensaio - radial
Para ambos os experimentos, ajustava-se o botão à esquerda, Thermometer, para selecionar o termopar que teria sua temperatura lida. Aguardou-se até que a temperatura não estivesse mais oscilando para a leitura. O calor foi mantido constante.
O experimento 1 constituia-se por placas de mesmo material, envoltas em um cilindro polimérico, com distância de 10mm entre placas. Este cilindro era aquecido em uma das extremidades e e resfriado em seu comprimento. Este cilindro é composto por três placas de material a ser determinado e possui duas junções entre os blocos, entre as medidas 3 e 4 e 6 e 7. O calor manteve-se em 10,9W. Os dados obtidos são apresentados abaixo, na tabela 1.
Medida
L (m)
T (°C)
1
0
111
2
0.01
110.9
3
0.02
107.9
4
0.03
57.7
5
0.04
57.2
6
0.05
56.2
7
0.06
24.2
8
0.07
24.2
9
0.08
23.6
Tabela 1: Medidas para fluxo de calor axial
Para o segundo experimento, foi utilizado um disco condutor, isolado termicamente no exterior por um polímero. No centro deste disco, continha uma resistência térmica que aquecia o sistema, e na sua circunferência externa era resfriado por um tubo que conduzia água. O calor foi mantido constante em 22,6W. As medidas foram obtidas para raios de 4, 10, 20, 30, 40 e 50 e a temperatuda em 55mm, superfície externa do disco, deve ser determinada. O disco é composto por dois blocos, com interface entre as medidas 3 e 4. Os dados são apresentados na tabela 2 abaixo.
Medida
r (m)
ln r
T (°C)
1
0.004
-5.521461
39
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