Apresentação de ensaios de laboratório de

Transmissão de Calor

Condução transiente em sólidos

Condução transiente em sólidos

• Objectivo: Análise de variação de temperatura de peças sólidas com várias geometrias e materiais ao longo do tempo em várias condições.

• Metodologia: Aquecimento de peças sólidas por água com diferentes velocidades e arrefecimento no ar ambiente por convecção forçada ou em água por convecção natural.

Instalação Experimental• 1)    Base da instalação.• 2)    Bomba de circulação.• 3)    Reservatório de água.• 4)    Tubo para colocação de peças.• 5)    Furos no tubo para saída da água.• 6)    Suporte das peças.• 7)    Fichas dos termopares.• 8)    Termopar na água junto à peça• 9)    Peças de ensaio.• 10)  Termopar da água a circular.• 11)  Interruptores da instalação.• 12) Termostato de regulação da

resistência de aquecimento.

Funcionamento da Instalação  Ligar a resistência e seleccionar

uma posição do termostato.

 Aguardar para obter uma temperatura do banho constante.

Seleccionar uma peça e montar no suporte fixando-a com parafuso.

Imergir no tubo e observar a evolução da temperatura.

Após atingir uma temperatura próxima do banho retirar a peça e colocar no local de arrefecimento

Repetir o ensaio para outra peça em que mantenham alguma característica com anterior.

Todos os valores recolhidos disponibilizados em formato digital

Peças sólidas a ensaiar

Propriedade \ Material Aço Inoxidável Latão Massa específica ρ (kg/m 3) 8500 7930 Calor específico c (kJ/kg K) 460 385 Condutibilidade k (W/m K) 16,3 121

Trabalho a efectuar I• Para as operações de aquecimento e de arrefecimento:

• Definição da temperatura em termos adimensionais como (T-T∞)/(Ti-T∞) e do tempo como nº de Fourrier.

• Apresentação dos valores experimentais adimensionais em gráfico e ajuste de função do tipo

• A partir do valor do declive B determinação de =B

• Identificação do número de Biot correspondente para direcção menor:

BFoAi ln21

Placa plana Cilindro Esfera

Bi

0.05 0.2217 1.0082 0.3142 1.0124 0.3852 1.0149 0.2 0.4328 1.0311 0.6170 1.0483 0.7593 1.0592 1 0.8603 1.1191 1.2558 1.2071 1.5708 1.2732 10 1.4289 1.2620 2.1795 1.5677 2.8363 1.9249 1.5708 1.2733 2.4048 1.6018 3.1416 2.0000

11 11C 1C1C

Trabalho a efectuar II• Com base em C1 verificar origem no tempo e validade da

aproximação de solução por um termo.

• Calcular coeficiente de convecão a partir de Bi.

• Calcular possíveis contribuições das outras direcções em (T-T∞)/(Ti-T∞) (Efeitos multi-dimensionais)

• Análise da possibilidade de utilizar método da capacitância.

• Comparação dos coeficientes de convecção para os vários ensaios realizados. (Depende dos casos)

• Discussão de resultados e conclusões em texto sucinto.