ATPS Transf. Calor

ATPS – Transferência de calor

Questionário

1- Sob quais condições pode ser dito que o fluxo térmico é uma constante, independente da direção do escoamento do calor? Para cada uma destas condições, use argumentos físicos para se convencer de que o fluxo térmico não seria independente da direção se a condição não fosse satisfeita.
Resposta: Na condução unidimensional em regime estacionário em parede plana sem geração de calor, o fluxo térmico é uma constante, independente de x.
Partindo da equação de difusão do calor em coordenadas cartesianas, e levando em conta as condições de contorno.

Para obter uma solução geral integra-se duas vezes:

Fazendo x=0 e x=L, encontra-se

Então, provando que a temperatura varia linearmente na direção x nas condições adotadas.
Para a taxa de transferência usa-se a lei de Fourier:

Onde A é a área da parede, normal à direção da transferência de calor. Para este caso, independe de x. Assim, o fluxo passa a ser:

Indicando que e não dependem de x.

2- Para a condução unidimensional, em regime estacionário, em uma casca cilíndrica ou esférica, sem geração de calor, o fluxo de calor radial é independente do raio? A taxa de transferência de calor radial é independente do raio?
Resposta: De acordo com Incropera, Dewitt, Bergman e Lavine (2011), Como a equação dita que a grandeza é independente de r, da equação conclui-se que a taxa de transferência de calor (não o fluxo térmico ) é uma constante na direção radial.
Ainda segundo os autores no caso da esfera a taxa de transferência de calor é uma constante, independente de r.
Portanto, conclui-se que a taxa de calor não é independente de r, já a taxa de transferência de calor independe de r.

3- Para a condução unidimensional, em regime estacionário, sem geração de calor, qual é a forma da distribuição de temperaturas em uma parede plana? E em uma casca cilíndrica? E em uma casca esférica?
Resposta: A distribuição de temperatura correspondente à