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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

Notas de Aula - 01 Conceitos e Definições Básicas de Transferência de Calor O que é transferência de calor? Transferência de calor é a energia em trânsito entre duas regiões devido a uma diferença de temperatura São três as formas de transferência de calor: Transferência de Calor por CONDUÇÃO Transferência de Calor por CONVECÇÃOTransferência de Calor por RADIAÇÃO

1. Transferência de Calor por Condução Conforme mostra figura abaixo, quando existir gradiente de temperatura num corpo, a experiência mostra que ocorre uma transferência de energia da região de maior temperatura para a região de menor temperatura. Diz-se que a energia é transferida por condução e que a taxa de transferência de calor por unidade de área eproporcional ao gradiente normal de temperatura.

Quando na equação ( I ) é inserido a constante de proporcionalidade k, resulta:

q ∂T ≈ A ∂x

(I)

Onde:

q = − kA

q ⇒ Taxa de transferência de calor - ( W ) k ⇒ Condutividade térmica do material – ( W/m˚c ) A ⇒ Área de troca de calor – ( m2 ) ∂T ∂x ⇒ Gradiente de temperatura na direção do fluxo de calor – (˚c/m )

∂T ∂x

( II )

q = − kA− q kA

dT dx dx =


kA l

l 0



T2 T1

dT

q =
1

(T 2

− T1 )

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A equação ( II ) é chamada de Lei de Fourier da condução de calor em homenagem ao matemático e físico francês Jean Baptiste Joseph Fourier. O cientista de origem Francesa nasceu em 21/Março/1768 e faleceu em 16/Maio/1830.

A transferência de calorpor condução está fundamentalmente associado ao choque entre moléculas com diferentes velocidades de vibração, ou seja, moléculas mais velozes de maior energia (Temperatura maior) chocando-se com a molécula menos velozes de menor energia (Temperatura menor) transferindo energia, conforme mostra figura a seguir.

Sentido do fluxo de calor
Maior Temperatura Menor Temperatura

O quadro abaixoapresenta ordem de grandeza do valor da condutividade térmica dos principais materiais.

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2. Transferência de Calor por Convecção A convecção é o processo envolvendo a transferência de energia nos fluidos em movimento. A transferência de calor por convecção são divididos em: Transferência de calor por CONVECÇÃO NATURAL Transferênciade calor por CONVECÇÃO FORÇADA Transferência de calor por convecção na mudança de fase: o CONDENSAÇÃO o EBULIÇÃO Os processos de transferência de calor por convecção natural ocorrem devido a variação da massa especifica dos fluidos em função da diferença de temperatura. Segue exemplos de processos de convecção natural. Aquecimento da água Moléculas de água entram em contato com o fundo da vasilhaaquecida, recebe calor, a sua massa especifica diminui. Daí, as moléculas de água mais aquecida e mais leve sobem até atingirem a superfície onde a massa especifica é mais pesada, que descem, originando assim as correntes de convecção no interior do líquido

Equipamento para aquecer o ar em um ambiente interno por convecção Natural para eliminar o ácaro

Os processos de transferência de calorpor convecção forçada ocorrem devido ao escoamento do fluido em contato com uma superfície em função da diferença de temperatura entre o fluido e a superfície envolvida. Segue exemplos da convecção forçada. Na convecção forçada o escoamento do fluido é induzida por algum meio externo, tais como: Ventilador, agitador, bomba, etc. A figura abaixo representa a troca de calor entre uma superfície eum fluido e mostra também a representação do perfil de velocidade e temperatura do fluido em relação a superfície de troca de calor.

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Segue exemplos de processos de convecção forçada.

Aquecimento do ar Aquecedor elétrico onde a circulação do ar é realizada utilizando um ventilador (Forçado o escoamento do ar)

Foi ISAC...
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