Relatório corpos submersos

Páginas: 6 (1353 palavras) Publicado: 6 de abril de 2013
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Engenharia Mecânica














PRÁTICA 3

TRANSFERÊNCIA CONVECTIVA DE CALOR EM CORPOS SUBMERSOS
MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL
Prof. Dr. Luís Carlos Monteiro Sales











Aluno: Marco Aurele Bernardes














Contagem
Abril 2012











TRANSFERÊNCIA CONVECTIVA DE CALOR EM CORPOS SUBMERSOS MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL


1.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:


1. Método da capacitância global

Consideremos um metal com temperatura inicial uniforme Ti, que é resfriado por imersão em um líquido de temperatura T∞< Ti. Se o resfriamento se inicia no tempo t = 0, a temperatura do sólido decrescerá até que eventualmente atinja T∞.
A essência deste método é a consideração de que a temperatura do sólido é espacialmente uniforme em qualquerinstante durante o processo transiente. Esta hipótese é satisfatória quando a resistência à condução dentro do material for muito menor que a resistência à convecção na interface sólido-líquido. Neste caso, a equação de condução de calor não pode ser empregada, e a temperatura transiente é determinada por um balanço global de energia no sólido.


[pic]Figura 1: Resfriamento de um metal quente forjado


Aplicando o balanço de energia ao sólido:

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Validade do método da capacitância global sob condições de regime permanente.
O balanço de energia na superfície do sólido se reduz a:

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Se Bi < 1, a resistência à conduçãodentro do sólido é muito menor que a resistência à convecção através da camada limite do fluido, e o erro associado à utilização do método da capacitância global é pequeno.

O número de Biot é adimensional e desempenha um papel fundamental nos problemas de condução que envolve efeitos convectivos nas superfícies, ele fornece uma medida da queda de temperatura no sólido em relação à diferença detemperatura entre a superfície e o fluido, para a utilização do Método da Capacitância Global, deve-se ter:






Lc e a escala de comprimento correspondente a máxima diferença espacial de temperatura, por conveniência define-se:


2. PRÁTICA


2.1 Objetivo


Determinar através de experimentos, os coeficientes de transferência de calor em corpos submersos.

2.1 Método para execução daprática


O método consiste basicamente em colocar o corpo de geometria e material conhecidos no interior de uma estufa com temperatura controlada.
Inicialmente, coleta-se o valor da temperatura no interior da estufa e, logo após, coleta-se a temperatura do corpo em intervalos de tempos determinados. Ao final, mede-se novamente a temperatura dentro da estufa calculando-se o valor médio detemperatura inicial/final.


2.2 Materiais utilizados
➢ A. Estufa;
➢ B. Corpo de prova cilíndrico. Qde (01 de alumínio + 01 de cobre);
➢ C. Corpo de prova esférico. Qde (01 de alumínio + 01 de cobre);
➢ D. Termômetro. Qde (01);
➢ E. Cronômetro. Qde (02);
➢ F. Termopar. Qde ( 01 em cada corpo de prova), Qde (01 no interior da estufa).
➢ G.Milivoltímetro. Qde (02).
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Figura 2: Esquema de montagem de corpos submersos
3. Procedimento experimental


Aquecimento no ar: Coloca-se o corpo de prova no interior da estufa e registra-se simultaneamente a temperatura do sólido T(t) e o tempo t(s). A temperatura Tinf. neste caso é a do ar na estufa, longe do sólido.













Obs.: Imagem apenas ilustrativa.4. Dados obtidos:


Corpo de prova 1
Geometria: Cilindro
Dimensões: Ø 50 mm x 150 mm
Material: Cobre puro
Propriedades do material: ( = 8933 kg/m3,
cp = 385 J/kg.oC,
k = 400,1 W/m.oC
Temp. do ar no interior da estufa: T( = 117 ºC
Temp. ambiente: Tamb = 28 oC...
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