Aleta em óleo

1. Objetivos Este experimento tem como objetivo determinar experimentalmente o perfil de temperatura em aletas nos regimes transiente e permanente, e estimar o coeficiente de transferência de calor por convecção em aletas em regime permanente.

2. Descrição do Equipamento O equipamento utilizado para o estudo da aleta consiste em uma barra cilíndrica de 8 mm de diâmetro e um comprimento de 33cm com marcações de 3 cm de espaçamento para que, assim, possa ser monitorada as temperaturas de cada ponto através de um pirômetro, a fim de formar um perfil de temperatura, e uma fonte geradora de calor conectada à sua base, sendo esta um banho de óleo em constante aquecimento.

3. Hipóteses Assumidas O desenvolvimento da metodologia aplicada foi baseado adotando-se algumas hipóteses simplificadoras a fim de facilitar os cálculos. Dentre estas, pode-se citar: A aleta é infinita, ou seja, a temperatura na ponta da aleta é igual à temperatura do ar; Após ter alcançado regime permanente, a temperatura irá variar com a posição e não com o tempo; A temperatura do ar é constante durante o ensaio; Como o comprimento da aleta é longo (L>>>D), considera-se que ela seja infinita; Na extremidade, a aleta é adiabática, ou seja, a perda de calor por convecção na extremidade é desprezível.

4. Metodologia
Realizando o balanço de energia em uma seção infinitesimal da aleta, tem-se que:

Sabendo-se que o calor de condução é dado pelo produto da condutividade térmica do material analisado (k), a área da seção transversal da aleta (Ac) e da variação de temperatura ao longo do comprimento (dT/dx) e também que o calor de convecção é dado pelo produto entre o coeficiente de película do fluido em contato (h), da área superficial na qual ocorre a troca térmica por convecção (As) e da diferença de temperatura entre a superfície da aleta e o fluido (T-T∞), substituindo, tem-se: Sendo: e d o diâmetro da aleta. Substituindo As tem-se: Rearranjando