A Análise de Aletas

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Universidade Federal de São João Del Rei - UFSJ CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Análise de Aletas

Disciplina: Transferência de Calor I – Integral

Alunos: Luís Felipe Cabral Diogo Nogueira   170850056

             Leandro Carvalho Alves de Oliveira  170850042

             João Paulo de Oliveira Leite               160850093

             Yann Ferreira Ventura                        180850053

             Lucas Garcia Campos Ferreira           140800044

São João Del Rei – MG

 2019

Relatório Técnico :

Análise de Aletas

Relatório referente as atividades práticas de análise de aletas, do curso de Engenharia Mecânica, na Universidade Federal de São João Del-rei, apresentado como avaliação parcial da disciplina “Transferência de Calor I”

Orientador: Professor Dr. José Antônio da Silva

Discentes: Luís Felipe Cabral

                 João Paulo Leite

                 Leandro Carvalho

                 Yann Ferreira

                 Lucas Garcia

São João Del Rei – MG

2019

Sumário

1.        Introdução        4

2.        Objetivo        5

3.        Revisão Bibliográfica        5

4.        Metodologia        7

4.1.        Materiais        7

4.2.        Procedimento        7

5.        Resultados        8

6.        Conclusão        12

7.        Referências        13

1. Introdução

Assim como descrito por Frank Incropera (2008), no livro “Fundamentos da Transferência de Calor e Massa”, sexta edição, a função de uma superfície aletada é induzir uma maior transferência de energia por condução no interior do corpo e por convecção entre suas superfícies.

Consequentemente as propriedades do material da aleta, mais especificamente a condutividade térmica do material tem uma grande influência na distribuição de calor, apresentando também uma grande influência na eficácia de sua função.

 Para melhores resultados, o material da aleta deve apresentar uma grande condutividade térmica, de forma a tornar a temperatura desde sua base até a extremidade mais homogênea. Na condição limite que teoricamente é impossível de se obter, onde a condutividade térmica da aleta é infinita, todo o corpo estaria à mesma temperatura de sua base, produzindo, assim, a maior eficácia em transferência de calor.

Nos estudos da área de transferência de calor fornecidos pela universidade observam que os processos convectivos podem ocorrer de duas formas, sendo por convecção livre ou convecção forçada.

Convecção livre  é quando o movimento do fluido é causado pelas variações de densidade devido a variações de temperatura no fluido. No momento em que o fluido absorve calor suas moléculas se dispersam e se tornam menos densas enquanto o fluido mais frio se torna mais denso que o fluido aquecido e afunda. Tornando o movimento do fluido contínuo e natural. Um exemplo muito comum é a circulação de água em uma panela que é aquecida por baixo.

E convecção forçada é um dos métodos utilizados no experimento que é quando o fluido, que no caso o ar, é forçado a fluir sobre a superfície por fontes externas, como ventiladores, agitadores e bombas, criando uma corrente de convecção induzidas artificialmente.

A eficácia da transferência de calor por convecção pode ser expressada pela diferença de temperaturas entre a base a extremidade do corpo. Logo, a dissipação de energia ideal é aquela que existiria caso toda a superfície da aleta estivesse na mesma temperatura da base. Porém toda aleta é caracterizada por possuir uma resistência térmica condutiva finita, logo um gradiente de temperatura ao longo da aleta e a condição proposta é apenas um modelo teórico ideal, então em projetos reais é necessário considerar esse gradiente, sendo necessário o aprofundamento nesses estudos.

1. Objetivo

Analisar a transferência de calor e comparar a condutividade térmica “k” do material utilizado com os materiais conhecidos identificando-o. Ademais, vamos verificar as temperaturas em pontos determinados e observar a variação da temperatura ao longo da aleta.

1. Revisão Bibliográfica

As aletas colocadas na superfície de uma estrutura como, por exemplo, tubulações ou transformadores, têm como objetivo aumentar a eficiência da taxa de transferência de calor entre o interior da estrutura e o ambiente. Entre os tipos de aletas, estes diferem principalmente pela geometria, porém é preciso fazer um estudo entre o espaço disponível, quantidade de material, viabilidade econômica e outros fatores, para que possa escolher o tipo adequado de acordo com a necessidade. Também existem três classificações de acordo com as aletas, sendo elas para Aleta longa, Aleta com perda de calor desprezível na ponta, e Aleta com convecção na ponta. Nesta prática iremos levar em consideração a Aleta Longa.

Segundo Ozisik [4], a distribuição de temperatura ao longo da aleta considerando-a fixada em uma superfície de temperatura To e imersa em fluido na temperatura T∞ é dada pela Equação (1) e o valor do coeficiente de aleta (m), pela manipulação da Equação (2).

    (1)[pic 2]

(2)[pic 3]

(3)[pic 4]

Sendo:

h: o coeficiente de película do ambiente (convecção);

P: o perímetro da aleta;

A: área da seção transversal da aleta

k: a condutividade térmica do material da aleta.

Temos as equações utilizadas para o cálculo da Área e do Perímetro.