UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO JOO DEL REIMINAS GERAIS

ENGENHARIA MECNICATRANSFERNCIA DE CALOR I

RELATRIO DE AULA PRTICACONVECO FORADA

Gustavo Miranda DiasEvandro Victor Simo Limangelo FreireLeonardo MouraIgor Dias ContimLuiz Fernando Silva Resende

SO JOO DEL REIJunho, 2015SUMRIO

1- Introduo ............................................................................................... 3

1.1-Conveco natural.................................................................................. 3

1.2- Conveco forada ............................................................................... 4

2- Materiais e procedimento experimental................................................... 4

2.1- Materiais .............................................................................................. 4

2.2- Procedimento experimental .................................................................. 5

3- Resultados e Discusses ...................................................................... 64- Bibliografia ................................................................................................ 9

1- INTRODUO

A conveco um processo de transporte de energia pela ao combinada daconduo de calor, armazenamento de energia e movimento de mistura. Esta classificada de acordo com o modo de motivao do fluido.

1.1- Conveco natural

A conveco natural se d pela imerso de um corpo com maior ou menor temperatura em um fluido ou pelo fornecimento de calor a um recipiente que possui um fluido (por exemplo, chama em uma panela). Calor transmitido na superfcie do corpo para o fluido por conduo e, em consequncia da diferena de temperaturas, o calor flui entre as camadas vizinhas do fluido, causando uma corrente de conveco. Isto causa uma diferena de densidades ao longo do fluido, tornando as partculas com mais energia menos densas, e tendendo-as a escoar para as camadas superiores do fluido, enquanto que as partculas com menos energia tendero a descer. Este mecanismo chamado de conveco natural, e ocorre at que se atinja um equilbrio trmico entre o corpo e o fluido.

Conveco natural

1.2- Conveco forada

Quando o movimento causado por um agente externo, como uma bomba ou um ventilador, tem-se a conveco forada.O resfriamento de um radiador de automvel, pelo ar soprado por um ventilador, um exemplo de conveco forada.

Conveco forada

2- MATERIAIS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Para o experimento e aquisio dos dados do problema proposto foram utilizados os seguintes equipamentos e adotado o seguinte procedimento.

2.1-Materiais Placa de alumnio Trocador de calor (Thermal Convection Experiment Model TH-2) Multmetro (alicate) Utilizado para medir a tenso e a corrente do sistema Termo anemmetro ADA-2 Utilizado para medir a velocidade do escoamento que passava sobre a placa. Cmera Termogrfica FLIR-T30Utilizada para medir a temperatura mdia da placa inteira Rgua com preciso de 1mmPara dimensionar a largura e altura da placa Paqumetro centesimal Para verificar a espessura da placa Termmetro analgicoPara verificar a temperatura do ambiente( meio onde ocorre a conveco Bancada Experimental Utilizamos a bancada para posicionar o trocador de calor e a placa analisada e promover a conveco forada

2.2- Procedimento experimental

1) Posicionamos o trocador de calor na bancada de testes, antes de ligarmos o equipamento,verificar ao colocar a tomada na parede se a tenso corresponde ao especificado para o aparelho(110 ou 220 volts)

2) Medimos as dimenses da placa utilizando o paqumetro e a rgua

3) Ligando o trocador de calor na fonte, aferimos a tenso e a corrente do sistema, com o blower desligado, utilizando o multmetro e o alicate ampermetro, afim de obtermos a potncia fornecida para o aquecimento

4) A bancada experimental possui quatro nveis de potncia eltrica gerada. Foi selecionado um nvel de potncia pra cada grupo a fim de realizarmos os estudos comparativos. Para ns foi destinado a potncia de 24 watts

5) Ligamos a resistncia do trocador de calor para aquecer a placa e deixamos ligado durante 20 min para que o sistema entre em equilbrio trmico

6) Medimos a distribuio de temperatura na placa atravs da cmera termogrfica

7) Por fim foi feita a medio da velocidade do escoamento do ar pela placa usando o termo Anemmetro

3- RESULTADOS E DISCUSSES

Dimenses da placa

Comprimento(m)Altura(m)rea(m)

0,20,10,04

Valores de tenso, corrente e potncia

Tenso(V)Corrente(A)Potncia(W)

129,000,2127,09

Atravs da foto trmica verificamos a temperatura mdia da placa

=

Abertura do blower(%) Temperatura mdia da placa(C)Velocidade ar na placa(m/s)

30%56,930,46

A temperatura de filme (mdia entre temperatura da parede e do fluido), usada como referncia para o clculo das propriedades do ar, :

Das tabelas do ar, obtm-se:

=1.164 kg/m3; k = 0.02588 W/m.K; = 1.872x kg/m.s

= 1.608x m/s Pr = 0.7282

O nmero de Reynolds baseado no comprimento da placa :

o que corresponde a escoamento laminar na camada limite ( Re < 5x ). O coeficiente de atrito mdio, entre o bordo de ataque da placa e o seu comprimento, :

pelo que a tenso de corte na parede temos;

e a fora de arrastamento, que o ar a 0,46m/s aplica tangencialmente sobre a placa, ser dada pelo produto da tenso e a rea superficial:

O nmero de Nusselt mdio obtm-se da correlao:

= 45,18588

O coeficiente convectivo calcula-se de:

h =

e a taxa de transferncia de calor por conveco, da parede para o ar atmosfrico,

= 3,6125 Kcal/h

A taxa de transferncia de calor da placa para o ambiente influenciada pela corrente de ar que passa pela placa uma determinada velocidade,analisando o desenvolvimento do problema percebe-se que a troca de calor aumenta proporcionalmente enquanto aumentamos a tenso sobre a rea superficial,isso faz com que essa fora empurre as molculas com energia constantemente e acelere a troca de calor.

4- REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P. Fundamentos de Transferncia de Calor. Pearson Educacin, 1999.

ZISIK N. M.; Transferncia de Calor, um texto bsico; Ed. Guanabara, 1985.

BOHN M., KREITH F.; Princpios da Transferncia de Calor; Ed. Thomson Pioneira, 2003.

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