Relatório transferencia de calor forçada e natural

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ENGENHARIA QUÍMICA

JÉSSICA DE CAMPOS

LARISSA DINIZ

LUCAS STEFAN

ROMULO CARDOSO

RELATÓRIO TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO NATURAL E FORÇADA

PONTA GROSSA

2017

JÉSSICA DE CAMPOS

LARISSA DINIZ

LUCAS STEFAN

ROMULO CARDOSO

AULA PRÁTICA 6

TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO NATURAL E FORÇADA

 

Relatório a ser apresentado como requisito obtenção de nota parcial, na disciplina de Laboratório de Engenharia Química 1, ministrado pela Prof. Dr. Maria Regina Parise do curso de Engenharia Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

PONTA GROSSA

2017

1. INTRODUÇÃO

A ciência da Transferência de Calor se refere à análise da taxa de transferência de calor em um sistema e está relacionada à grandeza mensurável chamada Temperatura. Ou seja, transferência de calor é energia térmica em trânsito devido a uma diferença de temperaturas no espaço.

O fluxo de calor (quantidade de calor transferido por unidade de área por unidade de tempo) ocorre sempre que há um gradiente de temperatura em um sistema, por isso, o conhecimento da distribuição de temperatura no sistema é essencial nos estudos de transferência de calor.

Existem três modos para o processo de transferência de calor:

• Condução: quando existe um gradiente de temperatura para um meio estácionário, que pode ser um sólido ou um fluido;
• Convecção: se refere à transferência de calor que ocorrerá entre uma superfície e um fluido em movimento quando eles estiverem a diferentes temperaturas;
• Radiação térmica: todas as superfícies com temperatura não nula emitem energia na forma de ondas eletromagnéticas.  

O modo de tranferência de calor por convecção abrange dois mecanismos, sendo estes observados na transferência de energia devido ao movimento molecular aleatório (difusão), e também na energia transferida através do movimento global, ou macroscópico, do fluido. Tal movimento na presença de um gradiente de temperatura, contribui para a transferência de calor.

Desse modo, temos como principal objetivo deste experimento, analisar a trasnferência de calor por convecção natural e forçada, que ocorre com o contato entre um fluido em movimento e uma superfície, estando os dois a diferentes temperaturas.

[pic 1]Figura 1 – Desenvolvimento da camada limite na transferência de calor por convecção

A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com a natureza do escoamento do fluido. Ela é dita convecção forçada (Fig. 2a) quando o escoamento é causado por meios externos (como um ventilador ou uma bomba) ou quando o escoamento é de ventos atmosféricos. Na convecção natural ou livre (Fig. 2b), o escoamento dos fluidos é induzido por forças de empuxo, originadas a partir de variações de densidade causadas por diferenças de temperatura no fluido. Na prática, podem ocorrer situações nas quais ambas as formas de convecção ocorrem simultaneamente. Diz-se, neste caso, que há convecção mista.

                [pic 2] 

Figura 2 – Transferência de calor por convecção. (a) Convecção forçada. (b) Convecção natural

             A radiação é a energia emitida na forma de ondas eletromagnéticas por uma superfície a uma temperatura não nula. A radiação térmica é a energia eletromagnética propagada na velocidade da luz, emitida pelos corpos em virtude de sua temperatura. Os átomos, moléculas ou elétrons são excitados e retornam espontaneamente para os estados de menor energia. Neste processo, emitem energia na forma de radiação eletromagnética. Uma vez que a emissão resulta de variações nos estados eletrônico, rotacional e vibracional dos átomos e moléculas, a radiação emitida é usualmente distribuída sobre uma faixa de comprimentos de onda. Estas faixas e os comprimentos de onda representando os limites aproximados são mostrados na Fig. 3.

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