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INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Eduardo Emery Cunha Quites Luiz Renato Bastos Lia

APRESENTAÇÃO

Este trabalho fornece aos alunos de transferência de calor os conceitos fundamentais básicos da mesma forma que são ministrados em sala de aula. Esta abordagem tem por objetivo permitir que os alunos se concentrem nas explanações dadas em aula, livrandoos da tarefa de reproduzir o quefor escrito no quadro negro. Também estão incluídos diversos exercícios resolvidos e propostos cujas respostas encontram-se em apêndice ao final deste trabalho. Os exercícios aqui apresentados, em sua grande maioria, fizeram partes das provas ministradas durante os últimos anos. Nesta primeira edição desta apostila certamente estarão presentes erros e imperfeições. Entretanto, estamos certosde que os alunos nos auxiliarão apontado os erros, comentado e sugerindo, de forma que nas próximas edições este trabalho possa ser aperfeiçoado. Aproveitamos também para agradecer a todas as pessoas que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho.

Eduardo Emery Cunha Quites
Engenheiro Metalúrgico, M.Sc.

Luiz Renato Bastos Lia
Engenheiro Químico, M. Sc.TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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1. INTRODUÇÃO............................................................................................4 1.1. O QUE É e COMO SE PROCESSA? ...........................................4 1.2. RELAÇÃO ENTRE A TRANSFERÊNCIA DE CALOR E A TERMODINÂMICA.......................................................................5 1.3. RELEVÂNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR.......................6 1.4. METODOLOGIA DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM TRANSFERÊNCIA DE CALOR...........................................................................................6 2. MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR...................................7 2.1. CONDUÇÃO .................................................................................7 2.2. CONVECÇÃO...............................................................................8 2.3. RADIAÇÃO ...................................................................................9 2.4. MECANISMOS COMBINADOS ....................................................9 2.5. REGIMES DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR .............................10 2.6. SISTEMAS DE UNIDADES...........................................................10 3. CONDUÇÃODE CALOR UNIDIMENSIONAL EM REGIME PERMANENTE..........................................................................................12 3.1. LEI DE FOURIER..........................................................................12 3.2. CONDUÇÃO DE CALOR EM UMA PAREDE PLANA ..................14 3.3. ANALOGIA ENTRE RESISTÊNCIA TÉRMICA E RESISTÊNCIA ELÉTRICA...................................................................................17 3.4. ASSOCIAÇÃO DE PAREDES PLANAS EM SÉRIE .....................18 3.5. ASSOCIAÇÃO DE PAREDES PLANAS EM PARALELO .............19 3.6. CONDUÇÃO DE CALOR ATRAVÉS DE CONFIGURAÇÕES CILÍNDRICAS ...............................................................................23 3.7. CONDUÇÃO DE CALOR ATRAVÉS DE UMA CONFIGURAÇÃO ESFÉRICA...................................................................................26 4. FUNDAMENTOS DA CONVECÇÃO ..........................................................34 4.1. LEI BÁSICA PARA CONVECÇÃO................................................34 4.2. CAMADA LIMITE ..........................................................................35 4.3. DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PELÍCULA (h)............36 4.4. RESISTÊNCIA TÉRMICA NA CONVECÇÃO ...............................38 4.5. MECANISMOS COMBINADOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR (CONDUÇÃO E CONVECÇÃO) .....................................39 5. PRINCÍPIOS DA RADIAÇÃO TÉRMICA ...................................................55 5.1. CORPO NEGRO e CORPO CINZENTO ......................................56 5.2. LEI DE STEFAN-BOLTZMANN...
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