engenharia mecânica

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Experimento 1

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE
CONVECTIVO DE UM CORPO METÁLICO

Disciplina: Laboratório de Ciências Térmicas e Fenômenos de
Transporte

Professor: Rubens Stuginski Junior

Acadêmicos: Mateus E. da Rocha, Nataniel Pilonetto

Passo Fundo, 18 de setembro de 2014.

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1 INTRODUÇÃO

Em certas circunstâncias, o problema do aquecimento ou resfriamento de um corpo pode ser encarado como um problema dependente unicamente do tempo, ou seja, não há necessidade de se determinar o campo de temperaturas no espaço, pois se considera que a temperatura da substância é aproximadamente uniforme em toda a sua extensão para cada instante considerado. Tal abordagem é denominada de análise de parâmetros concentrados.
O método da análise de parâmetros concentrados conduz a resultados praticamente exatos se o número de Biot representativo do processo atender à desigualdade: Bi =

hL k ≤ 0,1

onde h é o coeficiente de película em

(1)

W m²°C , k é a condutibilidade térmica em

W m°C , eLé

uma dimensão característica do corpo. Em corpos de geometria complexa, L pode ser definido como:

L=

V
A

(2)

sendo V e A o volume do corpo e a área de troca de calor, respectivamente.
De acordo com Bejan (1996), a Primeira Lei Termodinâmica para um sistema termodinâmico composto de um corpo aquecido que perde calor gradualmente em contato com o ar ambiente é dada pela equação:

q=

dU dt onde

dU dt (3)

é a taxa de variação da energia interna do sistema com o tempo, e q é o fluxo

térmico.
No entanto, Holman (1983) afirma que o fluxo térmico do corpo para o ar ambiente é dado pela Lei do Resfriamento de Newton:

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q = hA T − T∞

(4)

onde h é o coeficiente convectivo, A é a área total de troca de calor, T a temperatura do corpo e T∞ a temperatura do ambiente onde se encontra o corpo.
A taxa