Condução transiente em sólidos semi-infinitos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

TM-258 Laboratório de Engenharia Térmica

Data: ___/___/_____

Experimento: Condução transiente em sólidos semi-infinitos.

Definição:
Pretende-se determinar experimentalmente a validade da solução analítica para condução transiente em sólidos semi-infinitos para sólidos finitos.

Procedimento experimental:

O experimento consiste em monitorar a temperatura, ao longo do tempo, para um determinado ponto de um sólido, sob condições de regime transiente. Para tanto, uma barra sólida, com isolamento térmico lateral, inicialmente à temperatura ambiente, será subitamente submetida a uma temperatura uniforme, de tal modo que o calor seja transferido ao longo do sólido. O comportamento inicial da temperatura, ao longo do tempo, nesse sólido, deve respeitar a solução transiente para sólidos semi-infinitos, afastando-se de tal solução à medida que a escala de penetração térmica (δ) se aproxima do comprimento do sólido. Tal escala pode ser estimada pela seguinte relação (Bejan, 1996):

[pic]

onde α é a difusividade térmica do material e t é o tempo decorrido. As soluções analíticas para a distribuição de temperaturas em função da posição e do tempo em um sólido semi-infinito podem ser vistas no capítulo 5 do livro "Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa", de Incropera et al. (2008). No caso de uma temperatura superficial constante, [pic], tem-se:

[pic]

onde Ti é a temperatura inicial do sólido, x é a posição do ponto, em relação à superfície em contato mantida à nova temperatura e erf(y) é a função erro de y.

Dados coletados:

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