TRANSFERÊNCIA DE CALOR – ATPS: Engenharia de Manutenção
Por: WilsinhoZF • 4/4/2016 • Projeto de pesquisa • 2.939 Palavras (12 Páginas) • 310 Visualizações
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CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SANTO ANDRÉ
WILSON RODRIGO DE SOUSA - RA: 2148242265
7ª SEMESTRE
TRANSFERÊNCIA DE CALOR – ATPS
SANTO ANDRÉ
2015
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CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE SANTO ANDRÉ
WILSON RODRIGO DE SOUSA - RA: 2148242265
7ª SEMESTRE
TRANSFERÊNCIA DE CALOR – ATPS
Trabalho apresentado à disciplina de (Transferência de Calor) contém ATPS do Centro Universitário Anhanguera de Santo André como requisito para a obtenção da nota Parcial do 1° Bimestre.
SANTO ANDRÉ
2015
Apresentação
A atividade prática supervisionada (ATPS) tem como finalidade propor aos alunos a oportunidade de estudar e aprender por meio de desafios que simulam a vida profissional. Essa atividade é dividida em quatro etapas, que são realizadas no decorrer do semestre e são supervisionadas pelo professor da disciplina, que fornece as diretrizes e uma base sólida de conhecimentos, e recursos para o desenvolvimento dessa pesquisa. A ATPS tem por função aplicar a teoria apresentada em sala de aula nos problemas práticos de cada profissão.
O objetivo desta ATPS é projetar um trocador de calor do tipo “casco e tubos”. Esse trocador é um dos mais aplicados na indústria. No desenvolvimento de cada etapa iremos adquirir conhecimento dos mecanismos de transferência de calor e isolantes térmicos, além dos cálculos envolvidos nesses processos.
Na Etapa 1 vamos apresentar uma pesquisa teórica, onde teremos os conceitos básicos e mecanismos de transferência de calor e as propriedades térmicas da matéria, em específico isolantes térmicos, além disso, iremos apresentar dois quadros resumos sobre esses matérias.
Na Etapa 2 temos o desafio de elaborar relatórios de laboratório com base em um experimento que iremos escolher após assistir vários vídeos na internet.
Na Etapa 3 e 4 iremos calcular dimensionar e projetar um trocador do tipo “casco e tubos”, assim como utilizar um software específico para projetar esse equipamento, com base em todo o conhecimento adquirido durante o semestre.
Etapa 1
Transferência de Calor: conceitos e definições
Nessa etapa vamos apresentar um relatório que foi desenvolvido com base em pesquisas realizadas nos passos 1 e 2 dessa etapa. Nesse relatório teremos os conceitos básicos e mecanismos de transferência de calor, além de isolantes térmicos e desenvolvemos dois quadros resumos, que facilita e simplifica o entendimento do conteúdo apresentado.
1.1 Introdução ao estudo de transferência de calor
A transferência de calor ocorre quando dois ou mais corpos que estão em temperaturas diferentes são colocados em contato, ou em um mesmo local, fazendo com que a energia térmica de um corpo seja transferida para outro. O calor é uma forma de energia em transito de um corpo para outro, desde que exista, entre eles, uma diferença de temperatura. O calor de forma espontânea flui no sentido das temperaturas decrescentes, ou seja, do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura. A transmissão de calor pode ocorrer por três mecanismos: condução, convecção e radiação.
Quando a transferência de energia ocorrer em um meio estacionário, podendo ser um sólido ou um fluído, em virtude de uma diferença de temperatura, usamos o termo de transferência de calor por condução. Quando essa transferência de energia ocorrer entre uma superfície e um fluido em movimento, em virtude da diferença de temperatura entre eles, usamos o termo de transferência de calor por convecção. Na ausência de um meio interveniente, existe uma troca liquida de energia, onde essa energia é emitida na forma de ondas eletromagnéticas, onde damos o nome de radiação.
1.2 Condução
A condução é o processo onde o calor se transmite ao longo de um meio material, essa transmissão é efeito da vibração entre as moléculas. As moléculas mais energéticas, que são as que possuem maior temperatura, transmitem energia para as menos energéticas, que possuem por sua vez menor temperatura.
Na condução, a transmissão do calor de uma região para a outra ocorre da seguinte maneira: na região mais quente, as partículas têm mais energia térmica, vibrando com mais intensidade, com essa vibração, cada partícula transmite energia para a partícula vizinha, que, ao receber energia, passa a vibrar com maior intensidade, esta transmite energia para a seguinte e, assim, sucessivamente.
Como a transmissão do calor ocorre, por condução, mediante a transferência de energia de partícula para partícula, podemos concluir que a condução de calor é um processo que necessita da presença do meio material, e, portanto, não ocorre no vácuo e que esse mecanismo de transferência visa o equilíbrio térmico do material.
Há materiais que conduzem o calor rapidamente, como por exemplo, os metais. Tais materiais são chamados de bons condutores. Um exemplo de condução é o da figura abaixo:
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Figura 1 - Condução
Fonte: OSVALDO, 2015
Nessa figura podemos observar que ao segurar uma barra de metal que tem uma extremidade sobre uma chama, rapidamente o calor é transmitido para a mão. Há outros materiais nos quais o calor se propaga muito lentamente. Tais materiais chamados isolantes. Como por exemplo, podemos citar a borracha, a lã, o isopor e o amianto.
1.3 Lei da condução térmica ou Lei de Fourier
Para obter a taxa de transferência de calor por condução, utilizamos a Lei de Fourier. Para parede plana unidimensional, essa lei foi desenvolvida a partir da observação dos fenômenos da natureza em experimentos e é dada por:
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