Transferência de Calor e Massa
Por: Bruna Reis • 17/10/2019 • Relatório de pesquisa • 2.945 Palavras (12 Páginas) • 402 Visualizações
RELATÓRIO LABORATÓRIO DIDÁTICO
Experimento: Convecção Interna em Duto Circular
RELATÓRIO LABORATÓRIO DIDÁTICO
Experimento: Convecção Interna em Duto Circular
SUMÁRIO[pic 1]
1. INTRODUÇÃO 3
1.1. Lei do Resfriamento de Newton 3
1.2. Trocador de Calor 4
2. MATERIAIS E MÉTODOS 5
2.1 Materiais utilizados 5
2.2 Experimento 1 5
2.3 Experimento 2 6
3. RESULTADOS 6
3.1. Experimento 1 9
3.2. Experimento 2 11
4. DISCUSSÃO 13
4.1. Experimento 1 13
4.2. Experimento 2 13
5. CONCLUSÃO 14
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 15
- INTRODUÇÃO
A Transferência de Calor é a energia térmica que está em trânsito devido a uma determinada diferença de temperatura entre dois sistemas. Por exemplo, um corpo colocado em um meio com uma temperatura diferente da que ele possui, pode receber ou perder energia térmica. A transferência pode ocorrer por três formas: Condução, Convecção e Radiação. É importante ressaltar que todos os processos de transferência de calor necessariamente devem ter diferença de temperatura, sem ela, não há transferência de calor.
Na transferência de calor por convecção ocorre quando existe movimento macroscópico entre superfícies (sólido-fluido ou fluido-fluido) com velocidades distintas. Quando o movimento do fluido é ocasionado por meios naturais, classificamos a convecção como natural. Dizemos que a convecção é forçada se algum meio externo é utilizado para movimentar o fluido.
Se o escoamento ocorrer sobre a superfície externa de um objeto, então a convecção é externa, porém se o fluido escoar dentro de um ambiente fechado, como em um tubo, então a convecção é considerada interna. Essa classificação é importante em problemas de convecção, pois as equações que regem o fenômeno da convecção são diferentes para cada caso.
- Lei do Resfriamento de Newton
Em geral, a convecção de calor é definida de uma forma mais abrangente, associando-se o fenômeno da condução e o da transferência de calor em presença de movimento macroscópico do fluido. Apesar da complexidade matemática acrescida pelo movimento do fluido, especialmente quando esse movimento é aleatório, foi desenvolvido um modelo simples para o cálculo da velocidade de transferência de calor que traduz o resultado conjunto destes dois fenômenos. Quando a velocidade do fluido diminui e tende para zero, a contribuição do movimento macroscópico do fluido perde importância frente ao processo da condução.
eq. [1][pic 2]
Em que h é o coeficiente de troca térmica por convecção, AT é a área de troca térmica e ΔTMLDT representa a média logarítmica diferença de temperaturas fornecida pela equação a seguir:
eq. [2][pic 3]
- Trocador de Calor
Um trocador de calor é um dispositivo para transferência de calor eficiente de um meio para outro. Tem a finalidade de transferir calor de um fluido para o outro, que estejam em diferentes temperaturas. Os meios podem ser separados por uma parede sólida, tanto que eles nunca se misturam, ou podem estar em contato direto. É utilizado com o objetivo de aquecer ou resfriar um fluido.
O trocador de calor casco e tubo, neste equipamento um fluido escoa pelo interior e outro por fora dos tubos. Os fluidos não estão em contato direto.
Pode ainda ser classificado quanto à direção da corrente de cada um dos fluidos, podendo ser ambas em mesmo sentido de corrente, ou sentidos opostos de corrente.
Como um exemplo claro de que convecção forçada interna pode-se imaginar um trocador de calor casco e tubo, onde o fluido quente passa pelo tubo, e um fluido frio passe pelo casco. Neste caso, ambas as convecções são forçadas e contra corrente, sendo a do fluido quente no tubo, interna, e a do fluido frio no casco, em relação ao tubo, externa (desprezamos aqui que há troca térmica com o ambiente externo ao trocador).
Figura 1. Trocador de Calor com sentidos opostos de corrente para os fluidos.[pic 4]
- MATERIAIS E MÉTODOS
Estão apresentados nesta seção os materiais e os procedimentos experimentais utilizados.
- Materiais utilizados
- Trocador de Calor ANH11
- Régua (60 cm)
- Paquímetro
- Experimento 1
O experimento foi executado utilizando-se o Trocador de Calor ANH11, conforme mostrado na figura 1. O equipamento é utilizado para o estudo de transferência de calor convectivo interno em duto circular.
Figura 1. Equipamento utilizado para o estudo da condução térmica.
[pic 5]
Para o estudo da troca de calor convectivo interno em duto circular, deve-se iniciar o módulo experimental com uma vazão de água quente a 360 LPH e temperatura de 50ºC no reservatório e aguardar o estabelecimento do regime permanente.
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