Determinação do Coeficiente Convectivo de um Corpo Metálico

Experimento Nº 01
Determinação do Coeficiente Convectivo de um Corpo Metálico

INTRODUÇÃO
A análise de parâmetros concentrados diz que, em alguns casos o problema do aquecimento ou resfriamento de um corpo, depende unicamente do tempo e dessa forma consideramos a temperatura aproximadamente uniforme ao longo da extensão do corpo.
Os resultados apresentados neste relatório foram, obtidos através de um experimento realizado em laboratório. Experimento este com objetivo de determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção de um corpo metálico no processo de resfriamento.
OBJETIVO
Determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção no processo de resfriamento no ar de um corpo metálico;
Avaliar a aplicabilidade do método da análise concentrada a um processo de transferência de calor em regime transiente;
Avaliar as incertezas envolvidas no processo de obtenção dos dados.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 - ANÁLISE DE PARÂMETROS CONCENTRADOS
O método da análise de parâmetros concentrados conduz a resultados considerados exatos e realistas se o número de Biot representativo do processo atender a desigualdade da seguinte equação:
(1)
sendo L uma dimensão característica do corpo. Em corpos de geometria complexa, L pode ser definido como:
(2)
sendo V e A o volume do corpo e a área de troca de calor, respectivamente.
Seja um corpo cilíndrico que perde calor gradualmente em contato com o ar ambiente, a Primeira Lei da Termodinâmica para o sistema cilindro de aço é dada pela seguinte equação:
(3)
O fluxo de calor do corpo para o ambiente é dado pela Lei do Resfriamento de Newton:
(4)
sendo h o coeficiente convectivo, A área total de troca de calor, T temperatura do corpo e T∞ temperatura do ambiente onde se encontra o corpo.
A taxa de variação da energia interna pode ser escrita como:
(5)
sendo ρ massa específica c capacidade térmica e V volume.
Substituindo as equações (4) e (5) na equação (3), e lembrando a convenção de sinais