TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM SUPERFÍCIES ESTENDIDAS

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA – MA

DEPARTAMENTO DE MECÂNICA E MATERIAIS - DMM

TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM SUPERFÍCIES ESTENDIDAS

Aletas Infinitas, Adiabáticas e Convectivas

São Luís-MA

07/2013

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA – MA

DEPARTAMENTO DE MECÂNICA E MATERIAIS – DMM

ALUNO: LEONARDO BRASIL SERRA – EM0721017-21

TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM SUPERFÍCIES ESTENDIDAS

Aletas Infinitas, Adiabáticas e Convectivas

Relatório elaborado para composição da terceira nota da disciplina Fenômenos de Transporte II, ministrada pelo Prof.º Dr. Rubens Soeiro Gonçalves.

São Luís-MA

07/2013

RESUMO

O aumento da superfície externa de troca de calor pode ser feito através de expansões metálicas denominadas aletas, que se estendem a partir da parede em direção ao interior do fluido adjacente. O objetivo é se elevar a transferência de calor, com mudanças de dimensões e aumento da velocidade de escoamento do fluido. Onde a finalidade deste trabalho é expor os procedimentos para análise da transferência de calor em superfícies estendidas, além da caracterização do modelo da aleta procedente da condição de sua extremidade.

1. INTRODUÇÃO.....................................................................................................5

2. SUPERFÍCIES ESTENDIDAS.............................................................................6

3. ALETAS COM SEÇÃO TRANSVERSAL UNIFORME.........................................7

4. DESEMPENHO DA ALETA.................................................................................9

5. AULA PRÁTICA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALETAS........................11

6. AJUSTE DOS DADOS EXPERIMENTAIS.........................................................12

7. ANALISE DE INCERTEZAS..............................................................................19

8. CONCLUSÃO....................................................................................................21

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................22

INTRODUÇÃO

O objetivo deste relatório é apresentar informações sobre a análise da transferência de calor em superfícies estendidas (aletas) motivado pela atividade prática realizada durante aula prática da disciplina, visando uma total compreensão do experimento.

Desenvolveu-se o trabalho através de informações coletadas na internet, livros e apostilas que versam sobre a Transferência de Calor, além das informações colhidas durante a prática realizada no laboratório de termo-fluido.

SUPERFÍCIES ESTENDIDAS

O termo superfícies estendidas é normalmente utilizado para retratar um caso especial envolvendo transferência de calor por condução no interior de um sólido e transferência de calor por convecção (e/ou radiação) entre as fronteiras do sólido e a vizinhança. Na superfície estendida, por sua vez, a direção da transferência de calor das fronteiras é perpendicular à direção da principal transferência de calor no sólido.

A aplicação mais freqüente das superfícies estendidas são aquelas utilizadas especificamente para aumentar a taxa de transferência de calor entre um sólido e um fluido adjacente. A taxa de transferência de calor pode ser elevada aumentando-se a área da superfície através da qual ocorre convecção. Teoricamente, o material deve apresentar uma alta condutividade térmica para minimizar as variações de temperatura a partir da base até sua extremidade. No limite da condutividade térmica infinita, toda a aleta estaria à mesma temperatura da superfície da base, fornecendo o aumento máximo possível da transferência de calor.

Em qualquer aplicação, a escolha de uma determinada configuração da aleta pode depender das configurações do espaço, peso, fabricação e custo, assim como do grau no qual as aletas reduzem o coeficiente de convecção da superfície e aumentam a perda de carga associada ao escoamento ao redor das aletas.

ALETAS COM SEÇÃO TRANSVERSAL UNIFORME

Considerando uma aleta em formato de uma barra (pino) circular, como mostra a Figura1, afixada em uma superfície com temperatura Ts e em contato com um fluido com temperatura T∞ é possível derivar uma equação para a distribuição de temperatura, fazendo um balanço de energia em um elemento diferencial da aleta.