Fenômenos de Transporte - Aletas e Dissipadores

Páginas: 8 (1902 palavras) Publicado: 31 de julho de 2014




Abstract— This paper presents overview about types of manometers (gauges) applieds in…………………………………………..

Keywords—.Liquid column manomter, …….

I. INTRODUÇÃO
ALETAS são superfícies estendidas utilizadas para aumentar a taxa de transferência de calor entre um sólido e um fluido adjacente.
Atualmente os circuitos operam cada vez com mais potência e em menor volume, para queos componentes eletrônicos não sejam danificados é necessário fazer um bom projeto de dissipadores de calor. Sabe-se que de forma geral a confiabilidade e durabilidade dos componentes semicondutores são inversamente proporcionais ao quadrado das variações de temperatura da junção.
Em uma parede plana há duas formas de aumentar a taxa de transferência de calor. O coeficiente convectivo (h) poderiaser aumentado por meio do aumento da velocidade do fluido e/ou redução da temperatura do fluido. No entanto existem situações em que o aumento de h, mesmo que até o limite, não é suficiente para a troca eficiente de calor, ou ainda os custos são consideravelmente altos. Custos estes relacionados à exigência de potência nos sopradores e nas bombas necessárias para elevar o h por meio do aumentoda movimentação do fluido, e segunda opção, de reduzir a temperatura do fluido, é inviável.
A taxa de transferência de calor também pode ser aumentada pelo aumento da área da superfície através da qual ocorre a convecção, pode-se fazer isso por meio do emprego de aletas, obtendo-se uma superfície como as da Figura 1.


Figura 1 – Superfícies planas aletadas



A condutividade térmica domaterial da aleta, para ser ideal deveria ter um h elevado a fim de minimizar as variações de temperatura, pode ter um grande efeito na distribuição de temperaturas ao longo da aleta, influenciando a taxa de transferência de calor.
As aletas também podem ser utilizadas em forma de tubos possibilitando o escoamento de líquidos e gases.
II. TIPOS DE ALETAS
A.1. Aleta Plana
É qualquersuperfície estendida que se encontra fixada em uma parede plana. Pode ter uma área de seção transversal uniforme ou variando com a distância x da parede. Sua seção transversal é dada pelo produto entre sua espessura e largura.

A.2. Aleta Anular
Encontra-se fixada circunferencialmente a um cilindro e sua seção transversal varia com o raio a partir da parede do cilindro. Sua seção é dada pelo produtoentre sua espessura e sua circunferência.

A.3. Aleta Puntiforme ou Pino
É uma superfície estendida de área de seção transversal circular, pode ser uniforme ou não.

III. TAXA DE TRANFERÊNCIA DE CALOR

B. 1. Análise geral da condução e cálculo para superfície estendida

Para determinar a taxa de transferência de calor associada a uma aleta é necessário obter a distribuição detemperaturas ao longo de toda aleta.
Optou-se por considerar condições unidimensionais na direção x, longitudinal. Considerou-se também que o regime é estacionário, a condutividade térmica constante, radiação na superfície desprezível, efeitos de geração de calor ausentes e coeficiente de calor por convecção h uniforme ao longo da superfície. Sendo assim entende-se que a temperatura é uniforme ao longoda espessura da aleta, pois é uma função apenas de x.
Da Lei de Fourier, sabe-se que:

q = -k*Atr*(∂T/∂x) (1.1)

Sendo Atr a área da seção transversal, que pode variar com x. Pode-se representar a taxa de condução de calor em x+dx por:

qx+dx = qx + (dqx/dx)*dx (1.2)

Tem-se:

qx+dx = -k*Atr*(∂T/∂x) - k*(d/dx)*[Atr*(∂T/∂x)] *dx (1.3)

Para a transferência de calor porconvecção pode-se representar da seguinte forma:
dqconv = h*dAs*(T-T∞) (1.4)

Sendo As a área superficial do elemento diferencial.
Substituindo as equações anteriores para as taxas de balanço de energia, obtém-se:

d²T/dx² + [(1/Atr*dAtr/dx)*dT/dx] – [(1/Atr * h/k * dAs/dx) * (T-T∞)] = 0 (1.5)

A equação obtida acima fornece a energia de forma geral para uma superfície...
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