Transferência de calor

2. Estudo de Caso: Transferência de Calor no Escoamento de Gases Participantes em Alta Temperatura através de Dutos de Secção Circular Revestidos com Isolamento Não Ideal

O presente estudo de caso é uma dissertação de mestrado, na qual foi estudada a transferência de calor no escoamento de gases (CO2, H2O e N2) participantes em dutos de secção circular, combinando os três processos básicos de transferência de calor: a condução, a convecção e a radiação. Considerou-se o caso em que o gás, em temperatura elevada, escoa através de um tubo revestido por um isolante não ideal, implicando a perda de calor para o meio externo [A]. Os gases participantes são capazes de emitir, absorver e espalhar energia radiante. Exemplos desses gases incluem o monóxido e o dióxido de carbono e o vapor de água. Por outro lado, ar e gases monoatômicos não participam do processo de radiação e são denominados transparentes. Em temperaturas elevadas, a energia radiante emitida por gases participantes é considerável e deve ser incluída nos cálculos de transferência de calor, juntamente com os outros dois processos básicos: a condução e a convecção [A]. Um exemplo de grande importância industrial constitui as fornalhas, onde a radiação predomina na transferência de calor, devido à presença de gases quentes resultantes de combustão. Outra situação de interesse relaciona-se à transferência de calor no escoamento de gases participantes em dutos. Linhas de transporte de gases provenientes de fornalhas e turbinas a gás e trocadores de calor operando em temperaturas altas são exemplos típicos em que a radiação deve ser combinada com a convecção e a condução para cálculos térmicos. Nesses casos, as correlações recomendadas para avaliação do coeficiente de película no interior do duto não conduzem a resultados satisfatórios, pois apenas o processo de convecção é considerado. Estudos para incluir a radiação podem seguir duas direções distintas: medidas experimentais ou soluções numéricas, a partir de