TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO FORÇADA Cleiton Schmidt 1 , Guilherme Zilles Brambilla 1 , Lucas Janisch 1 , Talys G. Reimers 1 , Murilo C. Costelli 2 1 Alunos do ACEA/UNOCHAPECÓ 2 Professor ACEA/UNOCHAPECÓ Universidade Comunitária da Região de Chapecó Resumo A força motriz de qualquer transferência de calor é fundamentalmente uma diferença de temperatura entre uma superfície e uma corrente de um fluido. A transferência de calor se dá através de três formas distintas, que geralmente em uma transferência de calor ambas são encontradas, porém algumas são desconsideradas por sua irrelevância dependendo do sistema. São elas: condução, convecção e radiação. Neste artigo o foco é a convecção, que é a transferência de calor que ocorre principalmente pelo movimento do meio e a diferença de densidade do fluido. A transferência de calor depende diretamente das propriedades do fluido em movimento a ser utilizado, e também com o meio onde o processo está decorrendo. Assim, são inúmeros os fatores que podem influenciar o cálculo da transferência de calor, sendo a maior dificuldade encontrar o coeficiente de convecção (h). O objetivo almejado neste artigo foi determinar experimentalmente o coeficiente de convecção médio (h) considerando a passagem do ar por um tubo cilíndrico aquecido, e depois compará-lo com o teórico. Também teve-se o intuito de determinar as constantes “b” e “n” da correlação utilizada, comparando os valores determinados experimentalmente com o disponível na literatura. Os erros que o coeficiente de convecção experimental apresentou variaram de 53,42% a 54,57% ao comparar-se com teórico. Já as constantes “b” e “n” apresentaram-se na faixa de 40<Re<4000, erros de 43,6% e 5,6% respectivamente, já na faixa de 4000<Re<40000 apresentaram erros de 71, 2% e 9,2% respectivamente. 1. Introdução Transferência de calor ou calor é a energia térmica em trânsito devido a gradiente de temperatura. Sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios diferentes, ocorre, necessariamente, transferência de calor. Quando existe gradiente de temperatura em um meio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluido, usa-se o termo condução para nos referirmos à transferência de calor que irá ocorrer através desse meio. Por outro lado, o termo convecção refere-se á transferência de calor que irá ocorrer entre uma superfície e um fluido em movimento quando eles se encontram em temperaturas diferentes (INCROPERA, 2008). É sabido que uma placa de metal aquecida irá se resfriar mais rapidamente quando colocada em frente a um ventilador do que quando exposta ao ar parado. Este processo é chamado de transferência de calor por convecção. Se essa placa aquecida estiver exposta ao ar ambiente sem uma fonte externa de movimentação do fluido, o movimento de ar será devido aos gradientes de densidades nas proximidades da placa e esta convecção é chamada natural ou livre. Já no caso em que há um ventilador movimentando o ar sobre a placa é chamada de convecção forçada (HOLMAN, 1983). Uma consequência da interação entre fluido- superfície é o desenvolvimento de uma região no fluido através da qual a velocidade varia entre zero, na superfície, e um valor infinito u, associado ao fluxo. Se as temperaturas da superfície e do fluido que escoa forem diferentes, existirá uma região do fluido através da qual a temperatura irá variar de Ts em y=0 a T∞, associada à região do escoamento afastada da superfície. Essa região (camada limite térmica), pode ser menor, maior ou ter o mesmo tamanho daquela através da qual a velocidade varia. Em qualquer caso, se Ts > T∞,
A força motriz de qualquer transferência de calor é fundamentalmente uma diferença de temperatura entre uma superfície e uma corrente de um fluido. A transferência de calor se dá através de três formas distintas, que geralmente em uma transferência de calor ambas são encontradas, porém algumas são desconsideradas por sua irrelevância dependendo do sistema. São elas: condução, convecção e radiação. Neste artigo o foco é a convecção, que é a transferência de calor que ocorre principalmente pelo movimento do meio e a diferença de densidade do fluido. A transferência de calor depende diretamente das propriedades do fluido em movimento a ser utilizado, e também com o meio onde o processo está decorrendo. Assim, são inúmeros os fatores que podem influenciar o cálculo da transferência de calor, sendo a maior dificuldade encontrar o coeficiente de convecção (h). O objetivo almejado neste artigo foi determinar experimentalmente o coeficiente de convecção médio (h) considerando a passagem do ar por um tubo cilíndrico aquecido, e depois compará-lo com o teórico. Também teve-se o intuito de determinar as constantes “b” e “n” da correlação utilizada, comparando os valores determinados experimentalmente com o disponível na literatura. Os erros que o coeficiente de convecção experimental apresentou variaram de 53,42% a 54,57% ao comparar-se com teórico. Já as constantes “b” e “n” apresentaram-se na faixa de 40
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TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO FORÇADA Cleiton Schmidt1, Guilherme Zilles Brambilla1, Lucas Janisch1, Talys
G. Reimers1, Murilo C. Costelli2 1 Alunos do ACEA/UNOCHAPECÓ 2 Professor ACEA/UNOCHAPECÓ
Universidade Comunitária da Região de Chapecó
Resumo
A força motriz de qualquer transferência de calor é fundamentalmente uma diferença de temperatura
entre uma superfície e uma corrente de um fluido. A transferência de calor se dá através de três formas
distintas, que geralmente em uma transferência de calor ambas são encontradas, porém algumas são
desconsideradas por sua irrelevância dependendo do sistema. São elas: condução, convecção e
radiação. Neste artigo o foco é a convecção, que é a transferência de calor que ocorre principalmente
pelo movimento do meio e a diferença de densidade do fluido. A transferência de calor depende
diretamente das propriedades do fluido em movimento a ser utilizado, e também com o meio onde o
processo está decorrendo. Assim, são inúmeros os fatores que podem influenciar o cálculo da
transferência de calor, sendo a maior dificuldade encontrar o coeficiente de convecção (h). O objetivo
almejado neste artigo foi determinar experimentalmente o coeficiente de convecção médio (h)
considerando a passagem do ar por um tubo cilíndrico aquecido, e depois compará-lo com o teórico.
Também teve-se o intuito de determinar as constantes “b” e “n” da correlação utilizada, comparando
os valores determinados experimentalmente com o disponível na literatura. Os erros que o coeficiente
de convecção experimental apresentou variaram de 53,42% a 54,57% ao comparar-se com teórico. Já
as constantes “b” e “n” apresentaram-se na faixa de 40<Re<4000, erros de 43,6% e 5,6%
respectivamente, já na faixa de 4000<Re<40000 apresentaram erros de 71, 2% e 9,2%