Transferencia De Calor

O que é uma isoterma? O que é uma linha de fluxo de calor? Como estão relacionadas geometricamente essas duas linhas?

Isotermas são linhas que unem pontos com iguais valores de temperatura. Linhas de fluxo de calor são as direções do vetor fluxo térmico, dependente da posição (x,y) no sistema. A taxa de variação da temperatura ao longo de um caminho s é dada por:

dT/ds= ∇T .s ⃗

Onde s é um vetor unitário tangente à curva. Se dT⁄ds = 0, então não há variação de temperatura e, então, dT⁄ds define uma isoterma.

As linhas de fluxo de calor atravessam perpendicularmente as isotermas do sólido.

O que é uma adiábata? Como ela está relacionada a uma linha de simetria? Como ela é interceptada por uma isoterma?

Adiábatas são linhas de fluxo de calor denominadas assim por não ser possível a transferência de calor por condução cruzando uma linha de fluxo de calor. Linhas de simetria são superfícies adiabáticas no sentido de que não pode haver transferência de calor na direção perpendicular às linhas e, portanto, interceptam perpendicularmente as isotermas.

Que parâmetros caracterizam o efeito da geometria na relação entre a taxa de transferência de calor e a diferença de temperaturas global na condução em regime estacionário em um sistema bidimensional? Como esses parâmetros estão relacionados com a resistência condutiva?

O efeito da geometria na relação entre a taxa de transferência de calor q e a diferença de temperaturas global ∆T_(1-2) na condução em regime estacionário em um sistema bidimensional é caracterizado pelo fator de forma S ou uma taxa de condução de calor adimensional q*e a condutividade térmica K (w/m.K) pela equação

q=SK∆T_(1-2)

Esses parâmetros estão relacionados com a resistência condutiva através da fórmula:

Rt,cond(2D)=1/SK

O que é representado pela temperatura de um ponto nodal e como a precisão de uma temperatura nodal depende da proposta da rede nodal?

A temperatura de um ponto nodal representa a medida de temperatura média da região em estudo. Quando maior o número de pontos nodais, maior será a precisão dos dados, de forma que, em uma malha fina (onde há muitos pontos nodais), soluções precisas podem ser obtidas.

CAPÍTULO 5

Sob quais condições o método da capacitância global pode ser usado para prever a resposta transiente de um sólido a uma mudança no seu ambiente térmico?

Deve-se considerar regime estacionário através da parede plana da área A, podendo-se estender o método a processos transientes.

Qual é a interpretação física do número de Biot?

O número de Biot fornece uma medida da queda de temperatura no sólido em relação à diferença de temperaturas entre a superfície e o fluido. Se Bi << 1, a resistência à condução no interior do sólido é muito menor do que a resistência à convecção através da camada-limite. Se Bi >>1, a diferença de temperaturas ao longo do sólido se torna muito maior do que a diferença entre a superfície e o fluido.

O método de análise da capacitância global é mais apropriado para ser usado em um sólido quente sendo resfriado por convecção forçada no ar ou na água? Por convecção forçada no ar ou por convecção natural no ar?

Como os sólidos sendo resfriados por convecção forçada no ar e convecção natural no ar são maus condutores térmicos, o método é mais apropriado para ser utilizado neles.

O método de análise da capacitância global é mais apropriado para ser usado no resfriamento de um sólido quente feito de cobre ou de alumínio? No nitreto de silício ou no vidro?

Se a seguinte condição for satisfeita

O erro associado à utilização do método da capacitância global é pequeno.

Como o cobre tem maior condutividade térmica do que alumínio, o erro associado à utilização desse método é menor para o cobre, portanto este material é mais apropriado. Do mesmo modo, por ter maior condutividade, o nitreto de silício é mais apropriado do que o vidro.

Que parâmetros determinam a constante de tempo associada à resposta térmica transiente de um sólido via capacitância global? Essa resposta é acelerada ou desacelerada por um aumento no coeficiente convectivo? Por um aumento da densidade ou no calor específico do sólido?

A constante de tempo associada à resposta térmica transiente de um sólido via capacitância global é determinada pela densidade do fluido, material e especificações da vizinhança. O aumento no coeficiente convectivo acelera a resposta, enquanto o aumento no calor específico o diminui.

Para a condução unidimensional transiente em uma parede plana, em um cilindro ou em uma esfera com convecção na superfície, quais parâmetros adimensionais podem ser usados para simplificar a representação das condições térmicas? Como esses parâmetros são definidos?

A representação das condições térmicas pode ser simplificada pelo uso da diferença máxima de temperatura, a espessura e o tempo. A distribuição transiente de temperatura para uma dada geometria é uma função universal de x*, F0, Bi.

Definição adimensional:

〖 θ〗^*=θ/〖 θ〗_i +(T-T_∝)/(T_i-T_∝ ) x^*=x/L

onde L é a metade da espessura da parede plana.

t^*=(αt)/L^2

onde, t* é equivalente ao adimensional número de Fourier, então

θ^*=f(x^*,F_0,B_i).

Por que a solução semi-infinita é aplicável em qualquer geometria em tempos pequenos?

A solução semi-infinita é aplicável em qualquer geometria em tempos pequenos, uma vez que todas as respostas térmicas se juntam à do sólido semi-infinito em tempos próximos ao inicial, isto é, para F0 menores do que