Engenheiro químico

Páginas: 17 (4209 palavras) Publicado: 22 de abril de 2013
PERFIL DE TEMPERATURA EM BARRAS DE SEÇÃO CIRCULAR UNIFORME

Cristiane K. Sjlender1, Daiane C. Morgan1, Diego Molinet1, Francis H. Rauber1, Gabriela Longaretti1, Mauricio Pelicioli1, Josiane M. M. de Mello2
1

Alunos do ACEA/UNOCHAPECÓ 2 Professor ACEA /UNOCHAPECÓ Universidade Comunitária da Região de Chapecó

Resumo A transmissão de calor por convecção natural ocorre sempre quando um corpoé colocado num fluido a uma temperatura maior ou menor do que a do corpo. Em conseqüência da diferença de temperatura, o calor flui entre o fluido e o corpo e causa uma variação de densidade nas camadas fluidas situadas nas vizinhanças da superfície. O experimento visa determinar o coeficiente de transferência de calor convectivo natural de materiais metálicos e o comportamento do perfil detemperatura dos mesmos, comparando-os com dados experimentais e o uso de equação empírica da literatura. As correlações de Morgan e de Churchill e Chu apresentaram valores aproximados de coeficiente convectivo natural, porém, o método de Churchill e Chu apresentou menores erros. As barras foram expostas a temperaturas de 56oC e 89 oC, apresentando os seguintes coeficientes convectivos por convecçãonatural: 2,514 W/m²K e 4,479 W/m²K para o cobre; 5,31 W/m²K e 5,709 W/m²K para o aço inox; 2,365 W/m²K e 4,089 W/m²K para o alumínio. A apresentação das curvas de perfil de temperatura demonstrou que a barras de cobre e de aço inoxidável obtiveram uma variação de temperatura ao longo da barra, porém o alumínio teve sua temperatura estabilizada a partir de certa posição. Palavras-chave: coeficienteconvectivo natural, perfil de temperatura, barras metálicas.

1. Introdução O mecanismo de convecção se caracteriza pela transferência de calor causada pelo deslocamento de massa fluida. Num fluido em movimento, onde existe uma distribuição não uniforme de temperatura, o calor é transferido pelo transporte de massa fluida e, também por condução devido a gradientes de temperatura. (LIVI, 2004, pg134). Segundo Livi (2004, pg 134), a transferência de calor por convecção é usualmente classificada, em função do escoamento, em convecção forçada e convecção natural ou livre. Na convecção forçada o escoamento é causado por agentes externos, tais como ventiladores e bombas. Na convecção natural, ou convecção livre, o fluido escoa “naturalmente”, porque o movimento é provocado pelos efeitos doempuxo. Este efeito atua distribuidamente no fluido e está associado com a tendência geral

dos fluidos expandirem quando aquecidos a pressão constante (BEJAN, 1996, pg 273). O empuxo é devido à presença combinada de um gradiente de massa específica do fluido e de uma força de corpo proporcional à massa específica. (INCROPERA, 2008, pg 355). De acordo com Incropera (2008, pg 355), escoamentos deconvecção natural podem ser classificados de acordo com o fato de estarem ou não limitados por sua superfície. Na ausência de uma superfície adjacente, pode ocorrer escoamento de fronteiras livres na forma de uma pluma ou de jato livre. Conforme Braga Filho (2004, pag 5), o calor trocado por convecção é descrito pela lei de resfriamento de Newton: (1) O coeficiente convectivo de transferência decalor é um coeficiente de proporcionalidade entre o calor trocado e os

Simbologia Coeficiente de troca de calor por h convecção q k T Ts Tb g v α As Taxa de transferência de calor Condutividade térmica do cilindro Temperatura do fluido Temperatura média da superfície do cilindro Temperatura da base do cilindro Gravidade Viscosidade cinemática do fluido Difusividade térmica Área superficial(W/m²ºC) (W) (W/mK) (ºC) (ºC) (oC) (m/s2) (m2/s) (m2/s) (m2)

P
L=x

Perímetro Comprimento onde escoa o fluido Coeficiente de expansão volumétrica térmica Número de Nusselt Número de Reynolds Número de Grashof Número de Prandtl Número de Rayleigh Constante para correlação de Nusselt Constante para convecção livre

(m) (m) (K-1) (adimensional) (adimensional) (adimensional) (adimensional)...
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