Universidade Federal De Pernambuco

Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Mecânica

Análise Numérica do Resfriamento de
Bastão de Tório

Aluno :
Marcelo Alexandre de Souza Júnior
Disciplina :
Fenômenos de Transporte Computacional
Professor :
Rita de Cássia Lima

Recife, 06 de Novembro de 2012

Trabalho realizado pelo aluno Marcelo Alexandre de Souza
Júnior para avaliação parcial da Disciplina Fenômenos de transporte Computacional do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de
Pernambuco.

Orientadora: Rita Cássia de Lima.

RECIFE – PERNAMBUCO
NOVEMBRO – 2012

Problema Proposto
Na figura abaixo é mostrada a seção transversal de um combustível cilíndrico lono de um reator nu-clear. A geração de energia ocorre uniformemente no bastão combustível de tório, que possui um diâmetro D = 25 mm e é envolto por um fino revestimento de alumínio.
Bastão de Tório
Combustível

Refrigerante

T ,h

D
Fino Revestimento de
Alumínio

a) É prosposto que em condições de regime estacionário, o sistema opere com uma taxa de geração de ̇

( ⁄

) e um sistema de resfriamento caracterizado por

e
( ⁄
). Essa proposta é satisfatória?
b) Explore o efeito de variações em ̇ e h, representando distribruições de temperaturas, T(r), para uma faixa de valores dos parâmetros. Sugira quais as condições operacionais aceitáveis.
Dados: Temperatura de fusão do alumínio 
Temperatura de fusão do Tório 
Coeficiente de Difusidade Térmica do Tório 

(

)

Solução Analítica
Considerações:





Regime estacionário.
Condução unidimensional na direção r.
Propriedades dos materiais constantes.
Troca de calor por radiação não relevante para a análise.
Equações-Modelo:

 Lei de Fourier: q "cond  k T
 Lei do Resfriamento de Newton: q "conv  h(Ts  T )
 Equação Geral da Condução:  2T 

q 1 T

k  t

Através das hipóteses simplificadoras adotadas para o problema a equação geral da condução pode ser reesrita como:

1 d  dT  q r