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.
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