TA 733 A – Operações Unitárias II Transferência de Calor Aula 02

Review Modos de Transferência de Calor (Conceitos): Condução, Convecção e Radiação Importâncias e Aplicações Propriedade: Condutividade Térmica

Review Modos de Transferência de Calor (Conceitos): Existência de T: Condução: Através de um meio (Sólido, Líquido); Convecção: Entre superfície e fluido em movimento (forçado ou natural); Radiação: Entre duas superfícies (sem meio de transmissão)

Condução – Lei de Fourier Transferência da Maior temperatura para menor Gradiente = Potencial : Fluxo de calor Propriedade do material para facilitação do transferência

Condução K = W/m.K T1 q = ? T2 x L mm x1 x2

Isolamento de uma câmara refrigerada 3,0 m x 5,0 m K = 0,027 W/m.K Q’’x = ? [ W/m2 ] Q’x = ? [ W ] -18 ° C 28 °C 200 mm

Convecção – Lei de Newton Dependência da velocidade do fluido: Convecção Forçada Convecção Natural (Forças de empuxo, entre diferenças de densidade do fluido Troca de calor sensível: Forçada e Natural Troca de calor latente: Natural (EBULIÇÃO E CONDENSAÇÃO)

Lei de Resfriamento de Newton Coefic. de Transf. de calor por convecção Ta T1 h = Dependência : - da geometria da superfície - natureza do movimento do fluido

Ordem de grandeza de “ h ” W / m2.K Natural Gases 2 - 25 Líquido 50 – 1.000 Forçada 25 – 250 100 – 20.000

Lei de Resfriamento de Newton Ta T1 T2 Tb h = coeficiente de transferência de calor

Múltiplos Materiais Ta w T0 H T1 Temperatura, T T2 T3 Tb k01 k12 k23 x0 x1 x2 x3 Distância, x

Resistência por contato

Valores de resistência por contato

Radiação -Radiação eletromagnética (fotons) emitida por qualquer material com T > 0,0 K. -O meio interfere na transmissão (vácuo é eficiente) Poder emissivo Temperatura Absoluta (K) Emissividade (0<=  <=1) Cte. de Stefan Boltzman 5,67.10-8 W/m2.K4)

Transferência de calor por Radiação: Tviz Ts q’’rad q’’conv

EXEMPLO: T.C. por Radiação e Convecção: TS = 200C TVIZ = Tamb= 25C hconv = 15 W/m2K D=0,07 m =0,8 L= 1,0 m

EXEMPLO: T.C. por Radiação e Convecção: +

Relação: Termodinâmica X T.C. Termodinâmica: Balanço de Energia Transferência de Calor: Quantificação de taxas de transferência Regime permanente:

Relação: Termodinâmica X T.C. Termodinâmica: Balanço de Energia Regime Transiente:

EXEMPLO: Balanço de Energia Transiente com T. C EXEMPLO: Balanço de Energia Transiente com T.C. por Radiação e Convecção: TS =??C TVIZ = Tamb= 27C hconv = 100 W/m2K D=0,001 m =0,8 L= 1,0 m Resist = 0,4  =5,67.10-8 W/m2K4 E’GERADA: E’SAÍDA:

EXEMPLO: Balanço de Energia Transiente com T. C EXEMPLO: Balanço de Energia Transiente com T.C. por Radiação e Convecção: h=100 W/m2K i [A] Ts 25 60 5,2 h=250 W/m2K 8,1

Metodologia de Resolução DADOS: Conhecimento do Problema ACHAR: Variável procurada; ESQUEMA: Esquema físico = correntes, V.C., informações das variáveis; HIPÓTESE: Regime de operação (Permamente/Transiente); PROPRIEDADES: Busca dos valores das propriedades; ANÁLISE: Lei da Conservação, Lei de Fourier, Newton....; COMENTÁRIOS: Extrapolação ou sensibilidade das variáveis