OS ISOLAMENTOS TÉRMICOS

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Como observado nos grupos acima, podemos evidenciar que cada grupo, é considerado para tal situação, sendo que essas considerações são válidas para determinar valores que auxiliam no resultado equacional.

Conforme Oliveira (2014, p.01) o Número de Biot é relevante para a importância convectiva em relação a condução térmica em um determinado comprimento de material ou área. Para este, é considerado a camada limite térmica que é a zona de transição.

Para Moreira (2011, p.02), o Número de Grashof é a representação da relação das forças viscosas e de empuxo que envolve a gravidade e o coeficiente de expansão térmica.

Segundo Moran (2015, p. 454), o grupo adimensional do número de Rayleigh, que esta evidenciando as correlações de convecção, é o produto do número de Grashof pelo Prandtl.

O número de Nusselt, para Moran (2015, p.452), representa o gradiente de temperatura adimensional encontrado na superfície o que resulta no coeficiente de transferência de calor por convecção.

Para Incropera (2002, p.245), o grupo de Prandtl fornece a medida da relativa efetividade do momento e a energia que é transportada por difusividade na camada limite térmica e velocidade.

O número de Reynolds conforme Moran (2015, p.453), é a razão entre as forças de viscosidade e de inércia, muito utilizado para a caracterização de escoamentos de uma camada limite.

O ultimo grupo relacionado é o numero de Fourier que para Incropera (2002, p.246) é a razão entre a taxa de armazenamento térmico de um sólido com a condução envolvida no ponto de transferência.

- Convecção Forçada

Para o meio de convecção forçada, temos a transmissão de calor através de um agente externo que influencia diretamente, na movimentação do fluido, sendo que após esta movimentação, ocorre a transferência de calor, que é convertida em energia de transferência, (Holman, J.P., 1983, p.247),

Segundo Moran (2015, p.457), “Para escoamento laminar, as espessuras das camadas limites hidrodinâmica e térmica dependem do número de Prandtl, número adimensional representando a razão do momento e as difusividades térmicas”, sendo que através da camada limite podemos definir qual o número de Prandtl conforme tabela x.

O escoamento turbulento para este caso é influenciado pelo movimento das moléculas e também da velocidade de escoamento e assim não depende da camada limite térmica e nem do número de Prandtl, (Moran, 2015, p.458).

Abaixo podemos visualizar a equação geral de transferência de calor por convecção:

Q” = h (Ts - Tinfinito) [W / m²] (Equação 01)

Onde:

Q” = Taxa de transferência de calor por convecção (W/m²);

h = Coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m² °C);

Ts = Temperatura da superfície (°C);

Tinfinito = Temperatura do ambiente no infinito (°C);

- Convecção Natural

Na convecção natural, a movimentação do fluido envolvido é livre, ou seja, não temos agente externo influenciando nesta movimentação, porém este ponto depende da diferença de densidade dos fluidos sendo assim a decorrência do mesmo.

Para os cálculos do Nuf, é necessário inicialmente encontrar o valor de Grashof conforme equação descrita abaixo:

[pic 1] (Equação 02)

Onde:

Gr = Número de Grashof;

g = Gravidade (9,81m/s²);

β =

T∞ = Temperatura no meio infinito ou ambiente;

Ts = Temperatura da superfície do material;

D³ = Dimensão relativa;

[pic 2] = Viscosidade Cinemática (tabela);

Após evidenciarmos os valores de Grashof e encontrar o valor de Prf conforme tabela, podemos calcular o valor de Ra como segue:

Ra = Gr . Pr (Equação 03)

Onde:

Ra = Número de Rayleigh;

Gr = Número de Grashof;

Pr = Número de Prandtl;

Obtendo o resultado correspondente da relação de Grashof e Pandtl, pode-se estimar o valor de Nuf conforme segue:

[pic 3] (Equação 04)

Assim todos os dados envolvidos estão relacionados a temperatura de película.

O valor de Nusselt estimado é diferente para os casos onde em que não são cilindros horizontais, como as tubulações de vapor mencionadas. Para o calculo de Nusselt nas paredes da caldeira a equação diferenciada é:

[pic 4] (Equação 05)

Para encontrar os valores de h (coeficiente de transferência de calor por convecção) utiliza-se a seguinte equação:

[pic 5] (Equação 06)

Onde:

Nu = Número de Nusselt;

h = Coeficiente de transferência de calor por convecção;

d = Dimensão específica;

K = Condutividade térmica;

- RADIAÇÃO

A transferência térmica por radiação pode ser descrita como um meio de deslocamento por ondas eletromagnéticas sendo que esta energia em emissão é feita pela matéria que está em uma temperatura finita. Contudo no meio convectivo e condutivo, necessita-se de um meio físico, enquanto que no meio radioativo não. A radiação se dá com alta eficiência no vácuo, sendo que o meio de emissão possui uma determinada taxa de transferência influenciada pela energia térmica do material envolvido o qual o mesmo pode ser limitado pela superfície ou área de translação, (Incropera, 2002, p.06).

Para este