Condução de calor em regime transitório

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM
Laboratório de Sistemas e Termofluidos II - LST-2001
Turma E

Relatório Iv: CONDUÇÃO DE CALOR EM REGIME TRANSITÓRIO

JOINVILLE
SETEMBRO / 2010
1 INTRODUÇÃO

Muitos problemas de transferência de calor são dependentes do tempo. Tipicamente, tais problemas não estacionários ou transientes surgem quando as condições de contorno de um sistema são mudadas. Por exemplo, se a temperatura superficial de um sistema for alterada, a temperatura em cada ponto desse sistema também começará a mudar. As mudanças continuarão a ocorrer até que uma distribuição de temperaturas estacionárias seja alcançada [1].
Um dos objetivos deste experimento é estudar um sistema térmico em regime transiente e comparar com uma solução analítica obtida através do método da capacitância global. A essência desse método é a hipótese de que a temperatura no sólido é uniforme no espaço, em qualquer instante durante o processo transiente. Essa hipótese implica que os gradientes de temperatura no interior do sólido sejam desprezíveis. Para tanto se os seguintes requisitos forem satisfeitos a hipótese pode ser razoável: (i) objetos de pequenas dimensões, (ii) com condutividade térmica relativamente alta (como é o caso de metais) e (iii) sujeitos a um processo de resfriamento / aquecimento com baixo coeficiente de transferência de calor por convecção/radiação [2].
Também é objetivo do experimento calibrar um termopar tipo J. Essa calibração é realizada através de uma relação linear entre as medidas de temperatura de um termômetro com os valores da DDP (diferença de potencial) obtidas pelo termopar. Com o gráfico correspondente dessa relação linear pode-se obter o poder termoelétrico do termopar [μV/°C].
Outra informação importante obtida no experimento é a grandeza (ρVc /hAs), que pode ser interpretada como uma constante de tempo característico do processo.