Transferência de Calor

Apresentação em tema: "Transferência de Calor"— Transcrição da apresentação:

1 Transferência de Calor
O QUE É A TRANSFERÊNCIA DE CALOR? COMO OCORRE?

2 Transferência de Calor

3 Transferência de calor-Condução

4 Condução – coordenadas cilíndricas e esféricas

5 Convecção

6 Convecção

7 Convecção

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17 Radiação Térmica Designa-se por radiação térmica, toda a energia radiante emitida na gama de comprimentos de onda 0,1 a 100 μm do espectro electromagnético. Resulta da emissão e propagação de ondas electromagnéticas (ou fótons) por alteração na configuração eletrônica de átomos e moléculas. Qualquer corpo com uma temperatura superior a 0 K emite energia radiante. A transferência de calor por radiação térmica ocorre através de sólidos, líquidos e gases e no vácuo, exceto nos sólidos e líquidos opacos à radiação térmica (que são a maioria). Como, em geral, os gases são pouco absorventes, a contribuição da radiação térmica para o calor total transferido não deve ser desconsiderada nos cálculos de Engenharia quando se têm superfícies separadas por gases (como por exemplo o ar).

18 Radiação Térmica

19 Radiação Térmica A energia radiante que um corpo emite é dada pela Lei de Stefan-Boltzmann (Josef Stefan , Ludwig Boltzmann ) aplicada a um corpo real: sendo σ =5,67×10-8 W.m-2.K-4 a constante de Stefan-Boltzmann, ε, a emissividade da superfície emissora (0<ε≤1), A, a sua área e Ts a sua temperatura absoluta (K). Na eq. acima, a energia emitida é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta, pelo que a sua importância, relativamente aos outros mecanismos, aumenta com esta. Um corpo ideal (negro) emite a radiação máxima possível já que a sua emissividade é unitária.

20 Tabela de emissividade de alguns materiais
Radiação Térmica Tabela de emissividade de alguns materiais

21 Radiação Térmica O transporte de energia associado a este mecanismo é qualitativamente diferente dos mecanismos (condução e convecção). Contudo, uma vez que todas as superfícies emitem radiação térmica, e esta será tanto maior quanto mais elevada for a temperatura, se um corpo emitir mais energia do que aquela que recebe proveniente das superfícies envolventes, a temperatura desse corpo diminuirá. Assim, para o cálculo da velocidade de perda ou ganho de energia, o que interessa é conhecer o resultado global da troca de energia radiante entre superfícies. Um exemplo, é a energia radiante trocada entre uma superfície de área A de um corpo pequeno à temperatura Ts e outra superfície vizinha à temperatura Tviz<TS que o envolve completamente, separadas por um fluido não absorvente.

22 Mecanismos combinados
Num sólido opaco à radiação térmica a transferência de calor ocorre apenas por condução, enquanto num fluido opaco ela ocorre por convecção (a qual engloba a própria condução) No vácuo apenas ocorre radiação. Nos sólidos, líquidos e gases não opacos, a transferência de calor ainda pode ocorrer por radiação, em paralelo à condução ou convecção. Diz-se que estamos perante mecanismos combinados.

23 Mecanismos combinados - Exemplo
Determine o calor perdido por uma pessoa, por unidade de tempo, supondo que a sua superfície exterior se encontra a 29ºC, sendo a emissividade de 0,95. A pessoa encontra-se numa sala cuja temperatura ambiente é 20ºC (T∞) sendo a área do seu corpo de 1,6 m2 - figura a seguir. O coeficiente de transferência de calor entre a superfície exterior da pessoa e o ar pode considerar-se igual a 6 W.m-2.K-1. Simplificações: desprezar a transferência de calor por condução através dos sapatos para o chão e o calor perdido por respiração e transpiração; supor que a temperatura das superfícies envolventes (paredes) é idêntica à temperatura ambiente (Tviz ≈ T∞).

24 Mecanismos combinados - Exemplo