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PERFIL DE TEMPERATURA EM BARRAS DE SEÇÃO CIRCULAR UNIFORME Alexandre Canci¹, Deizi Peron¹, Gidiane Scaratti¹, Marcelo Ribeiros, Renan Franz¹, Josiane M. M. de Mello² ¹ Alunos do ACEA/UNOCHAPECÓ ² Professora da ACEA/ UNOCHAPECÓ
Universidade Comunitária da Região de Chapecó

Resumo O calor é uma forma de energia que é transferida de um corpo para outro em virtude de uma força motriz e, essaforça é a diferença de temperatura entre esses corpos. Existem três formas de transmissão de energia, convecção, condução e radiação. A energia estudada neste trabalho foi a convecção natural. Verificou-se experimentalmente que a quantidade de calor que flui no processo de convecção é diretamente proporcional ao gradiente de temperatura entre o material sólido e a região do fluído não “perturbado” pelodeslocamento do fluído. A grandeza física que caracteriza que determina a intensidade do processo convectivo chama-se coeficiente de trocas térmicas por convecção (h). Os objetivos desse trabalho visam determinar os perfis de temperatura em barras circulares de mesmo comprimento e medir o coeficiente convectivo natural médio. Utilizaram-se três barras metálicas de diferentes materiais, cobre,alumínio e aço inox isoladas em uma das extremidades com isopor e a outra em um banho termostático com água, onde foram analisadas à 54°C e 88°C. Os resultados encontrados para o coeficiente convectivo natural experimental para o cobre, alumínio e aço inox foram respectivamente de, 8,0567W/m².K; 5,6929 W/m².K e 6,1583 W/m².K para a temperatura de 54°C e 4,9676 W/m².K; 3,5309 W/m².K e 5,2102 W/m².Kpara a temperatura de 88°C. Somente para a temperatura de 54°C o cobre apresentou maior coeficiente convectivo em relação ao a;co inox e alumínio.
Palavras-Chave: temperatura, convecção natural, condução, barras metálicas.

1- Introdução A convecção é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica muda de local, acompanhando o deslocamento da própria substância aquecida. Ao contrárioda condução, em que apenas a energia térmica se propaga e as partículas permanecem em suas posições de equilíbrio, com movimento de vibração, na convecção a energia térmica propaga-se acompanhando as partículas aquecidas da substância. Trata-se do fluxo de calor devido ao movimento microscópico carregando partes da substância de uma região quente para uma região fria. Por este motivo, a convecçãoocorre em fluidos (líquido ou gás).

O modo de transferência de calor por convecção é composto de dois mecanismos. Além da transferência de calor devido ao movimento aleatório molecular (difusão), a energia também é transferida através do movimento global, ou macroscópico, do fluido. Esse movimento do fluido é associado ao fato de que, em qualquer instante, um grande número de moléculas está semovimentando coletivamente ou na forma de agregados de moléculas. Tal movimento, na presença de um gradiente de temperatura, contribui para a transferência de calor. (INCROPERA, 2002. p. 3). A equação apropriada para a taxa de transferência de calor tem a forma:

Simbologia:
hexpe Coeficiente convectivo experimental W/m2 ºC v Viscosidade cinemática do ar m²/s Hteórico Coeficiente convectivoteórico W/m²ºC A Área de transferência de calor M D Diâmetro do cilindro K Condutividade térmica do fluido escoante (ar) K Condutividade térmica das barra L = x Comprimento do cilindro onde escoa o ar α Difusividade térmica W/m².K β Parâmetro ajustável M Coeficiente angular da reta RaD Número de Raleygh M W/m*k Número de Nusselt Número de Prandtl Temperatura ambiente ºC Temperatura banho °Ctermostático, quando x = 0 T Temperatura do banho °C termostático Tmédia Temperatura média na ºC superfície do cilindro Tf Tsup Temperatura de película Temperatura média na superfície do cilindro Coeficiente convectivo local de transferência de calor G Gravidade m²/s ºC °C NuD Pr T∞ To

W/m*k M

m²/s

hx

K

-1

m-1

′′ = ( − ∞ )

(1)

=



=CR

(4)

quando for negativo o...
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