2. Mecanismos de transferência de calor.pdf

mecanica dos fluidos

1. 1
Disciplina: Transferência de Calor e Massa
Aula: Mecanismos de Transferência de Calor
Prof.ª Andréa Pereira
1. Relação com a termodinâmica
Osprocessosdetransferênciadecalordevemobedecer:
▪Primeiralei:conservaçãodaenergia
▪Segundalei:Aenergianãopodefluirdeumcorpomaisfrioparaumcorpomaisquente
(espontaneamente)

2. 2
Disciplina: Transferência de Calor e Massa
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2. Condução
Éa transferência de energia que flui de moléculas mais energéticas para
moléculas adjacentes menos energéticas de uma substância

3. 3
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2. Condução
▪A condução é o mecanismo pelo qual a energia se difunde pelos materiais (requer um meio material)
▪É um processo lento, quando comparado a convecção
▪Não há condução sem contato
▪Mecanismos ቊ
conduçãomolecular(colisãoouvibração)
conduçãoporelétronslivre
Obs.:
Na camada limite fluidodinâmica, a camada mais veloz é freada pelas camadas mais próximas à parede e
essa perda de momento ocorre por difusão (fenômeno molecular).

4. 4
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2. Condução
•Lei de Fourier da Condução Térmica

5. 5
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2. Condução
•Condutividade térmica
Gases: aumenta ↑T
Líquidos: diminui ↑T

6. 6
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2. Condução
•Equação da condução para uma Placa Plana
•Estado estacionário
•Calor na direção x (unidimensional)
??????
??????=−
�??????
�
??????
2−??????
1

7. 7
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2. Condução
•Exemplo
Umtubodeaço(k=24,8BTU/hin°F)comdiâmetrointernode0,742in,espessurade0,154ine
comprimentode1insubmetidoatemperaturaexternade200°Featemperaturainternade160°F.
a)Calculeataxadetrocatérmicaporftdetubo.
b)Fluxotérmicobaseadonasuperfícieinterna.
c)Fluxotérmicobaseadonasuperfícieexterna.

8. 8
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2. Condução
•Efeito da condutividade térmica variável
Considerarumavariaçãolinearnaforma:????????????=??????
01+????????????
Logo,obtemos:
�
�=??????
01+
??????
2
??????
1+??????
2
�
�=
??????
01+????????????
1+??????
01+????????????
1
2
Média das condutividades

9. 9
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2. Condução
•Resistência de Contato
✓Aexistênciadeumaresistênciadecontatoédevidoprincipalmenteà
efeitoderugosidadedasuperfície
✓Qualquersólidojustapostosapresentamumaresistênciadecontatoemsi
✓Aresistênciadecontatodiminuicomoaumentodacontrapressão
(presilhasajudam)
✓Podeserreduzidaporpreenchimentocomumlíquido(ex:pastatérmica)
??????
??????��??????????????????�=
??????
�−??????
�
??????
??????"

10. 10
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2. Convecção
A convecção se dá pelo movimento macroscópico de porções do fluido em
contato com a superfície sólida, quando existe uma diferença de temperatura

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2. Convecção
Natural:ofluidosemovedevidoas
variaçõesdedensidadejuntoasuperfície
aquecedora/resfriadora
Forçada:atuaçãoexternaprovocao
movimentodofluido(ventilador,bomba,
soprador,etc)

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2. Convecção
•Lei do Resfriamento de Newton
??????
??????=തℎ??????∆??????
Geometria da superfície
Propriedades do fluído
Tipo de escoamento
Variação da Temperatura

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2. Convecção
•Lei do Resfriamento de Newton

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3. Radiação
•Emissão de energia ou partículas
•Qualquer coisa que está acima do zero absoluto, emite
radiação
•Não requer nenhum meio para sua propagação
•A radiação é máxima quando duas superfícies que estão
trocando energia estão separadas por um vácuo perfeito

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3. Radiação
•Corpo negro absorve toda a energia (radiação)
•Máximo emissor de radiação (radiador ideal)
•Lei de Stefan-Boltzmann
Corpo Negro
??????=??????????????????
4
Corpo Cinzento
??????=????????????????????????
4
Emitância da superfície cinzenta (??????<1)

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3. Radiação
•Atransferênciadecalorporradiaçãoentredois
corpospodeserexpressacomo:
??????=??????
1−2??????????????????
1
4
−??????
2
4
F
1−2módulo adimensional
q=F
1−2σAT
1
4
−T
2
4
T1−T2
T1−T2
q=
T1−T2
Rr
=
T1−T2
T1−T2
F1−2σAT
1
4
−T
2
4
R
r=
T1−T2
F1−2σAT
1
4
−T
2
4
Resistência:

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Disciplina: Transferência de Calor e Massa
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4. Sistemas combinados de transferência de calor

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4. Sistemas combinados de transferência de calor
•Serie
??????
????????????=??????
1+??????
2+⋯+??????
&#3627408475;
??????
????????????=෍??????
&#3627408475;
•Paralelo
1
??????
????????????
=
1
??????
1
+
1
??????
2
+⋯+
1
??????
&#3627408475;
1
??????
????????????
=෍
1
??????
&#3627408475;