Experimento Transf Calor

1.Objetivos:

O objetivo dessa experiência é determinar experimentalmente o valor do coeficiente de transferência de calor convectivo médio. Ao se colocar em contato uma superfície sólida de geometria conhecida (esfera de alumínio e esfera de PVC), a temperatura To, imersa em um fluido (água) a temperatura T∞ (constante) é possível estabelecer esse coeficiente.

2.Memória de Cálculo:

Para representar os cálculos realizados foi feita a rotina de cálculos sobre o ponto t=82s e T=303,15K do ensaio da esfera de alumínio e temperatura do banho 40°C.

- Determinação do coeficiente de transferência de calor pelo método de Biot:
Foram calculadas as temperaturas adimensionais θ, dadas por:

 Eq. 2.01

O número de Fourier, F0, dado por:

 Eq. 2.02

Em que α é a difusividade térmica do sólido e re, o comprimento característico, nesse caso o raio R = 0,04m da esfera, e t é o tempo para atingir a temperatura T.
A difusividade térmica, α também foi calculada pela seguinte expressão:

 Eq. 2.03

em que k = 240W/m.K é a condutividade térmica do alumínio à 400K e ρ = 2702 Kg/m3 na mesma temperatura. As propriedades foram consideradas constantes ao longo do experimento. Já Cp é dado pela equação:

Eq. 2.04

Onde T é a temperatura, dada em K.

Para o tempo t=82s:

Temos que a massa molar do alumínio é de 0.02697 Kg/mol, portanto:

Para o cálculo de α, considerou-se o valor da condutividade térmica do alumínio constante dentro da faixa de temperatura considerada, assim como a densidade ρ.

Por fim, o cálculo do número de Fourier é dado por:

Com os valores da temperatura adimensional θ e os respectivos números de Fourier (F0) obtidos para todos os pontos, foram traçadas as curvas de θ em função de F0 para as duas temperaturas T∞. Em seguida, elas foram comparadas com curvas teóricas, sendo obtidos os valores do número de Biot para as duas temperaturas do banho, T∞. Em seguida,