Relatório corpos submersos

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Engenharia Mecânica

PRÁTICA 3

TRANSFERÊNCIA CONVECTIVA DE CALOR EM CORPOS SUBMERSOS
MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL Prof. Dr. Luís Carlos Monteiro Sales

Aluno: Marco Aurele Bernardes

Contagem
Abril 2012

TRANSFERÊNCIA CONVECTIVA DE CALOR EM CORPOS SUBMERSOS MÉTODO DA CAPACITÂNCIA GLOBAL

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:

1. Método da capacitância global

Consideremos um metal com temperatura inicial uniforme Ti, que é resfriado por imersão em um líquido de temperatura T∞< Ti. Se o resfriamento se inicia no tempo t = 0, a temperatura do sólido decrescerá até que eventualmente atinja T∞. A essência deste método é a consideração de que a temperatura do sólido é espacialmente uniforme em qualquer instante durante o processo transiente. Esta hipótese é satisfatória quando a resistência à condução dentro do material for muito menor que a resistência à convecção na interface sólido-líquido. Neste caso, a equação de condução de calor não pode ser empregada, e a temperatura transiente é determinada por um balanço global de energia no sólido.

[pic] Figura 1: Resfriamento de um metal quente forjado

Aplicando o balanço de energia ao sólido:

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Validade do método da capacitância global sob condições de regime permanente. O balanço de energia na superfície do sólido se reduz a:

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Se Bi < 1, a resistência à condução dentro do sólido é muito menor que a resistência à convecção através da camada limite do fluido, e o erro associado à utilização do método da capacitância global é pequeno.

O número de Biot é adimensional e desempenha um papel fundamental nos problemas de condução que envolve efeitos convectivos nas superfícies, ele fornece uma medida da queda de temperatura no sólido em relação à diferença de