A TRANSFÊRENCIA DE CALOR

TRANSFÊRENCIA DE CALOR

Calor nada mais é que o fluxo de energia, ou uma energia em trânsito, que acontece quando dois ou mais corpos/sistemas que apresentam temperaturas distintas e tendem a fluir, por razões físicas e espontânea, do corpo mais quente para o mais frio. Isso ocorre por um tempo indeterminado, até que se atinja o equilibro térmico entre o todo o sistema.

A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal (1 atm)

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Calor especifico

O termo calor específico indica a quantidade de calor que é preciso fornecer a uma determinada substância para que a sua temperatura suba 1 grau centígrado. Por exemplo: com pressão constante e normal de 1 atm, o calor específico da água é 1,0 cal/gºC, ou seja, uma caloria por grama por grau centígrado (Frank Kreith, 1959). Para o PP o calor especifico a 23°C tem valores em torno de 1,93 KJ/Kg.

Calor sensível

Calor sensível é a quantidade de calor que é cedida ou recebida por um corpo quando este apresenta variações em sua temperatura. Este fenômeno é esclarecido pela lei da física conhecida como Equação Fundamental da Calorimetria, onde diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa da variação da temperatura e de uma constante de proporcionalidade dependente da natureza de cada corpo denominada calor específico. (Frank Kreith, 1959)

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Onde:

Q = quantidade de calor sensível (cal ou J);

c = calor específico da substância que constitui o corpo (cal/g°C ou J/kg°C);

m = massa do corpo (g ou kg);

Δθ = variação de temperatura (°C).

Calor latente

        Diferente do calor específico, o calor latente é a quantidade de calor que é cedida ou recebida por um corpo quando este apresenta variações em sua temperatura e com isso ocorre variações em suas estruturas físicas, provocando alterações de suas estruturas. (Frank Kreith, 1959).

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Onde:

Ql = Calor latente (cal);

L = Constante de proporcionalidade;

m = Massa do corpo (g ou kg).

A constante de proporcionalidade é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1 g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra. Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico (Frank Kreith, 1959).

Transmissão de calor no resfriamento do filamento de PP

Transmissão ou transferência de calor basicamente é a forma com que este se propaga se dirigindo de um corpo ou sistema ao outro. Esta transferência ocorre por condução, convecção e radiação (Barrosa, 2004).

Os estudos relacionados a área de transmissão de calor nesse trabalho, por sua vez, também tem o objetivo de quantificar e analisar as trocas de calor entre o PP recém saído da extrusora em alta temperatura e em forma cilíndrica com a água que será usada para o seu resfriamento controlado, visando o posterior embobinamento em temperaturas adequadas para tal processo.

Após o PP passar pelo processo de extrusão, é interessante efetuarmos o estudo do resfriamento controlado desse material, para que não sofra alterações físicas ou químicas indesejadas que comprometam a suas características de utilização ou viabilidade. Esse estudo pode ser aplicado de forma simplificada considerando as equações e características da superfície de contorno do processo, como um regime permanente e em uma superfície unidimensional. As equações que descrevem a troca de calor da superfície do polipropileno com o fluido ar a temperatura ambiente e com a superfície da canaleta podem ser desconsideradas, já que essa troca calorifica é irrelevante se comparada com a da água em tempo e quantidade.

Segundo Barrosa (2004), condução é o processo onde o calor flui de uma região mais quente para a outra mais fria podendo estar em forma sólida, liquida ou gasosa, através do contato físico direto.

        A energia (calor) do corpo com temperatura mais elevada agita as moléculas do corpo de temperatura mais baixa, fazendo com que a energia cinética média das moléculas deste último se eleve, aumentando assim a sua energia interna. Desta forma, consequentemente, a temperatura do corpo que está captando esta energia se eleva, até encontrar o ponto e estado de equilíbrio entre eles (Barrosa, 2004).

A principal troca de calor se dá na alta temperatura do filamento cilíndrico de PP contrastando com o fluido de resfriamento (água) a temperatura muito inferior. Para essa análise de transferência de calor, levamos em conta principalmente a convecção do PP em contato com a água.

A transferência por convecção é o processo de transporte de calor/energia por onde ocorre a ação combinada de condução de calor, armazenamento de energia e movimentação de uma qualquer mistura. É o principal mecanismo de transferência de um corpo com superfície sólida para outro líquido ou gasoso.