CONDUCAO-TRANSIENTE

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
LABORATÓRIO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

CONDUÇÃO TRANSIENTE

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE CONVECTIVO USANDO O MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL

Belo Horizonte
2013

CONDUÇÃO TRANSIENTE

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE CONVECTIVO USANDO O MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL

Belo Horizonte
2012

Sumário

1 INTRODUÇÃO

1.1 OBJETIVOS

Determinar o coeficiente de convecção natural para superfícies esféricas e cilíndricas pelo método da capacitância global para regime transiente, e comparar com o coeficiente obtido de expressões do regime permanente.

1.2 CONCEITUAÇÃO TEÓRICA

1.2.1 Condução em regime transiente - Método da Capacitância Global

Segundo Incropera & De Witt, p. 170, 5ª edição em “Fundamentos de transferência de calor e de massa”, sobre o método da capacitância global (ou capacidade concentrada), “um problema de condução transiente simples, mas comum é aquele para qual um sólido sofre uma rápida alteração em sua temperatura.
Considere um sólido metálico quente que se encontra a uma temperatura inicial Ti e é resfriado ao ser imerso em um líquido de menor temperatura (T∞). Se dissermos que o resfriamento foi inicialmente em um tempo t=0, a temperatura do sólido irá diminuir para um tempo t>0, até que alcance, por fim a temperatura do fluido. Essa redução de temperatura é devida à transferência de calor por convecção na interface sólido-líquido. A essência desse método é a consideração de que a temperatura do sólido é espacialmente uniforme em qualquer instante durante a transferência de calor. “Essa consideração implica que gradientes de temperatura no interior do sólido sejam desprezíveis.”

Figura : Resfriamento de um metal quente forjado
Pela Lei de Fourier, a condução de calor na ausência de gradiente de temperatura implica na existência de uma condutividade térmica infinita, o que é