Condução de calor usando Ansys Fluent

Trabalho 1 - Transmissão de Calor
Gabriel Godinho, Mariana Pessôa, Tomás Quirino
6 de novembro de 2014

Professora: Mônica Feijó Naccache
Turma: 3VA
Período: 2014.2

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Sumário
1 Introdução

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2 Questão 1 - Resolução analítica
2.1 Equacionamento: difusão térmica em 2-D . . . . . . . . . . . . .
2.2 Resolução da equação da difusão térmica . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Obtenção de valores e gráficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Definição de constantes, raízes da equação trigonométrica e definição de T (x, y) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Isocurvas e perfis de temperatura . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 Perfis do fluxo de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.4 Taxas de transferência de calor total . . . . . . . . . . . .

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5
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3 Questão 1 - Resolução numérica

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4 Questão 2

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2

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Introdução

O objetivo do presente trabalho é analisar a condução de calor bidimensional em um sólido cujas geometria e propriedades físicas são conhecidas. Para tal, a seguinte situação foi fornecida aos alunos: a existência de um bloco muito comprido e de seção transversal retangular, cujas metades inferior e superior são compostas por materiais distintos, e um cilindro igualmente comprido localizado em seu centro. A Figura 1 detalha o problema e seus parâmetros relevantes.

Figura 1: Situação proposta para a análise da condução de calor em duas dimensões.
As seguintes propriedades geométricas são conhecidas:
• L = 20 cm
• H = 35 cm
• Rc = 10 cm
A distribuição de temperaturas dentro do bloco e o fluxo de calor em suas paredes depende, evidentemente, dos valores de todos os parâmetros explicitados na figura anterior. Foram analisadas, portanto, duas situações:
• Questão 1: Regime permanente k1 = k2 = kc = 5W/mK (o cilindro e os blocos possuem as mesmas propriedades físicas) q˙ = 0 (não há geração de calor dentro do sistema) hi = he = 25W/(m2 K); T∞i = T∞e = 10◦ C (mesmas condições convectivas nas duas paredes)
Tw =