Transferência de calor

Capítulo 1

TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
FUNDAMENTOS

08/2013
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Capítulo 1
1.1. Conceito de Calor
1.2. Condução
1.3. Convecção
1.4. Radiação
1.5. Circuitos Térmicos
1.6. Coeficiente Global de Transferência de Calor
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1.1. Conceito de Calor

Calor é a transferência de energia determinada pela existência de uma diferença de temperatura. 1

2

T1 > T2
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1.1. Conceito de Calor

Diferença

Força motriz da

de temperatura

transferência de calor

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1.1.1. Taxa e Fluxo

Taxa de transferência de calor:

Energia
Q=
Tempo

Unidades: W kcal/h btu/h

Fluxo térmico:

Energia
Q
q=
=
Tempo ⋅ Área A

Unidades: W/m2, kcal/h⋅m2 ⋅ btu/h ⋅ft2

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1.1.2. Modos de transferência de calor

- Condução

Calor

- Convecção
- Radiação
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1.2. Condução
Conceito:
Condução é a transferência de calor associada à presença de um gradiente de temperatura no interior de um meio material estacionário. Mecanismo:
Ocorre
em função de interações microscópicas a nível atômico/molecular (difusão de calor).
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1.2.1. Equação descritiva
Lei de Fourier (1822):

∂T q = −k
∂x

q é o fluxo térmico k é a condutividade térmica

∂T/∂ x é o gradiente de temperatura

Na forma vetorial:

q = − k∇T

(meio isotrópico)
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1.2.2. Condutividade térmica

- Unidades: W/m·K, kcal/h·m·ºC, btu/h·ft·ºF
- Propriedade do material
- Varia com a temperatura
- Valores disponíveis em tabelas
- Em geral:

ksólidos > klíquidos > kgases
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1.3. Convecção
Conceito:
Convecção é a transferência de calor entre uma superfície e um fluido em movimento.
Mecanismo:
Ocorre em função da associação da difusão de calor e da advecção relativa ao fluido em movimento (transporte de energia associado ao movimento macroscópico).
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1.3.1. Equação descritiva
Lei de Resfriamento de Newton (1701): q é o fluxo térmico

q = h∆T

h é o coeficiente de convecção
∆T é a diferença de temperatura

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1.3.2.