aletas

CONDUÇÃO DE CALOR

TRANSFERÊNCIA DE CALOR DE SUPERFÍCIES ESTENDIDAS - ALETAS

Equação da aleta

Solução geral:

Condições de contorno:

1) Na base x=0

2) Na extremidade da aleta

A) Aleta longa

x=L

B) Perda de calor desprezível na extremidade (aleta isolada)

Situação mais real. A transferência de calor da aleta é proporcional à área de superfície e a área da extremidade da aleta é uma fração desprezível em relação à área total da aleta.

x=L

C) Convecção da extremidade da aleta
A extremidade das aletas estão expostas ao meio, trocando por convecção (a radiação também pode estar incluída).

x=L ou um caminho mais prático é usar o comprimento corrigido em substituição ao comprimento da aleta e considerá-la uma aleta com extremidade isolada.

Equações

a) Aleta longa

b) Aleta com extremidade isolada

c) Aleta com troca de calor por convecção na extremidade (com Lc)

Eficiência da aleta

Calor flui da superfície para a aleta por condução.
Calor também flui da aleta para o meio por convecção com o coeficiente h.
A temperatura da aleta varia desde a temperatura na base Tb e diminui gradualmente em direção à extremidade.

No caso limite de resistência térmica zero ou condutividade térmica infinita, a temperatura da aleta será uniforme. A transferência de calor seria ideal se a aleta estivesse toda na temperatura da base. A taxa de transferência de calor será máxima neste caso:

Mas a temperatura cai ao longo da aleta e portanto a eficiência da aleta será dada por:

onde q aleta é o calor efetivamente transferido pela aleta. Ou:

Para uma aleta longa:

Para uma aletada com extremidade adiabática:

Expressões para a eficiência são desenvolvidas para aletas de vários perfis e são colocadas em gráficos (Incropera figuras 3.18 e 3.19 página 65) .

Aletas com perfil triangular ou