Calibração de paquimetro

Páginas: 20 (4766 palavras) Publicado: 23 de novembro de 2012
1- Introdução
Após o inicio do processo de transferência de calor algum tempo deve transcorrer antes que as condições do estado estacionário sejam alcançadas. Durante esse período transitório, a temperatura varia e a análise deve levar em conta a variação na energia interna.
Além do fluxo de calor em estado transitório, quando um sistema passa por uma transição de um estado estacionário aoutro, existem também problemas de engenharia envolvendo variações periódicas no fluxo de calor e na temperatura. Exemplos desses casos é o fluxo de calor periódico em um edifício entre o período diurno e o noturno e o fluxo de calor em um motor de combustão interna.
Analisaremos primeiro os problemas que podem ser simplificados pela suposição de que a temperatura é somente uma função do tempo e éuniforme em todo o sistema em qualquer momento. Esse tipo de análise é chamado método da capacitância térmica concentrada ou capacitância global. Consideram-se os métodos de resolução de problemas de fluxo de calor em estado transitório, quando a temperatura não depende somente do tempo, mas também varia no interior do sistema.
Apesar de não haver na natureza material que apresente umacondutividade térmica infinita, muitos problemas de fluxo de calor transitório podem ser rapidamente solucionados com precisão aceitável pela suposição de que a resistência condutiva interna do sistema é tão pequena que a temperatura em seu interior é substancialmente uniforme em qualquer instante. A simplificação é justificada quando a resistência térmica externa entre a superfície do sistema e o meio ao seuredor é tão grande, quando comparada à resistência térmica interna do sistema, que ela controla o processo de transferência de calor.
(1)
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Uma medida da importância da resistência térmica dentro de um corpo sólido é o número de Biot, Bi, a razão entre a resistência interna e externa, que é definida pela equação:
Bi=RinternaRexterna= hLKs
(2)
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L=VAs
onde h é o coeficiente detransferência de calor médio, L é a dimensão do comprimento significativo, obtida pela divisão do volume do corpo por sua área superficial, e Ks é a condutividade térmica do corpo sólido. Em corpos cuja fórmula se assemelha a uma placa, um cilindro ou uma esfera, o erro introduzido pela suposição de que a temperatura em qualquer instante é uniforme será menor que 5% quando a resistência interna formenor que 10% da resistência da superfície externa, isto é, quando hL/Ks < 0,1.
Como exemplo típico desse fluxo de calor transitório, considere o resfriamento de uma pequena peça fundida ou tarugo de metal em um banho de resfriamento após sua retirada de um forno quente. Suponha que o tarugo é removido do forno a uma temperatura uniforme T0 e é resfriado tão rapidamente que se pode considerarmudança de temperatura do ambiente como um degrau. Identifique o tempo no qual o resfriamento começa como t = 0 e suponha que o coeficiente de transferência de calor h permaneça constante durante o processo, e que a temperatura do banho T∞ a uma distância grande do tarugo não varie com o tempo. A seguir, de acordo com a hipótese que a temperatura dentro do corpo é substancialmente uniforme emqualquer instante, um balanço de energia para o tarugo em pequeno intervalo de tempo dt é igual a
fluxo líquido de calor do tarugo
para o banho durante dt
fluxo líquido de calor do tarugo
para o banho durante dt
variação na energia interna
do tarugo durante dt
variação na energia interna
do tarugo durante dt

=(3)
(3)
ou
-cρV dT= hAsT- T∞dt
onde c = calor específico do tarugo, J/kg K
ρ = densidade do tarugo, kg/m3
V = volume do tarugo, m3
T = temperatura média do tarugo, K
h = coeficiente de transferência de calor médio, W/m2 K
As = área da superfície do tarugo, m2
dT = variação da temperatura (k) durante o intervalo de tempo dt (s)
(4)
(4)
O sinal de menos na equação 2...
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