Transferência de calor em superfícies estendidas

Laboratório de Ciências Térmicas
Transferência de calor em superfícies estendidas - Teoria por Christian Strobel

“A TV nos dá tanto e pede tão pouco”
- Homer J. Simpson
1 Introdução São freqüentes as situações em que se procuram meios para aumentar a quantidade de calor transferido, por convecção, de uma superfície.
A lei de Newton: q = h.A.(Tsup-T∞) sugere que se pode aumentar “q” mediante o aumento de h, (Tsup-T∞) ou de A. Conforme já verificamos, h é função da geometria, das propriedades do fluido e do escoamento. A modulação de h mediante o controle destes fatores oferece um procedimento pelo qual “q” pode ser aumentado ou diminuído. No que se refere ao efeito de (Tsup-T∞) sobre “q” encontram-se freqüentemente dificuldades, por exemplo, nos sistemas de refrigeração de motores de automóveis, em dias muito quentes, pois T∞ será muito elevada. Em relação à área da superfície que se expõe ao fluido, esta pode ser, muitas vezes, “estendida”, mediante o uso de aletas.
Constituem aplicações familiares destes dispositivos de transferência de calor com superfícies aletadas os radiadores de automóveis, as montagens de transistores de potência e dos transformadores elétricos de alta tensão.
Tendo como referência a extensão de uma parede plana o calor passa da parede para a aleta mediante condução e sai da superfície da aleta por efeito convectivo. Portanto, a diminuição da resistência superficial convectiva Rconv provocada por um aumento na área superficial é acompanhada por um aumento da resistência condutiva Rcond. Para que se eleve o fluxo de transferência de calor da parede, mediante a extensão da superfície, a diminuição de Rconv deve ser maior que o aumento em Rcond. Na verdade, a resistência superficial deve ser o fator controlador nas aplicações práticas de aletas