FORMAS DE TRANSMISSÃO DE CALOR AULA2

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO

CONVECÇÃO 

O modo de transferência de calor por Convecção abrange dois mecanismos: •movimento molecular aleatório (difusão) assim como na condução. •movimento global ou macroscópico do fluido (agrupados de moléculas)

CONVECÇÃO 







Camada limite hidrodinâmica: região no fluido onde a velocidade varia de zero (emy=0) até um valor U  ͚ associado ao escoamento do fluido. Camada limite térmica: Se as temperaturas do fluido e da superfície forem diferentes existirá uma região no fluido onde a temperatura   ͚ , associada à região de escoamento varia entre T sup(y=0) até T  afastada da superfície. A contribuição do movimento molecular aleatório (difusão) predomina próximo à superfície onde a velocidade do fluido é baixa. A troca de calor se dá somente por este mecanismo. A contribuição do movimento global do fluido deve-se ao fato de que a camada limite cresce à medida em que o escoamento progride ao longo do eixo X. O calor que é conduzido para o interior desta camada é“ arrastado“ na direção do escoamento, sendo transferido

para o fluido em movimento no exterior da camada limite.

CONVECÇÃO 



Podemos classificar a transferência de calor por convecção FORÇADA, quando utilizamos equipamentos para aumentar a velocidade do fluido e convecção NATURAL quando esta ocorre naturalmente. A equação da taxa de transferência de calor por convecção é conhecida como a Lei de Newton do Resfriamento:

EXEMPLO 

Calcule a taxa de transferência de calor por convecção natural entre uma seção de área de 20x20m do telhado de um barracão e o ar ambiente, se a superfície do telhado for 27º C, e a temperatura do ar -3º C e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção 10W/m2K

TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR RADIAÇÃO 

  



A radiação térmica é a energia emitida por toda a matéria que se encontra a uma temperatura não nula, atribuída às mudanças na configuração eletrônica dos átomos ou moléculas que constituem a matéria. A energia é transportada por meio de ondas eletromagnéticas (fótons). A radiação não necessita da presença de um meio material. Poder emissivo , E, da superfície: é a taxa pela qual a energia é liberada por unidade de área (W/m 2). Existe um limite superior para o poder emissivo previsto pela lei de StefanBoltzmann:

RADIAÇÃO 







Uma superfície que emite e absorve o limite máximo de radiação possível é chamada de radiador ideal ou CORPO NEGRO. O fluxo de calor emitido por um corpo real é menor que o emitido por um corpo negro à mesma temperatura: onde ε é uma propriedade radiante da superfície denominada Emissividade, que depende fortemente do material e acabamento da superfície. A radiação também pode incidir sobre a superfície a partir de sua vizinhança. Independente da fonte, a taxa em que todas as radiações incidem sobre uma área unitária da superfície é designada por Irradiação, G.

RADIAÇÃO 

Um radiador perfeito emite energia irradiada de sua superfície a uma taxa qr fornecida por:

qr=σ A1T14

  

Onde T1 é a temperatura na superfície em Kelvin A1 é a área da superfície em m2 E σ é a constante de Stefan-Boltzmann

RADIAÇÃO 

Se o corpo negro irradiar para um envoltório fechado que também é negro, a taxa líquida de transferência de calor irradiado é fornecido por:

Os corpos reais emitem radiação a uma taxa mais baixa, podendo ser chamados de corpos cinzentos.  A taxa de transferência de calor entre um corpo cinzento a temperatura T1 e um envoltório negro fechado à temperatura T2 é:  Onde ϵ é a emitância da superfície 1 cinzenta 

COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR RADIAÇÃO 

A condutância de radiação térmica unitária ou coeficiente de de transferência de calor por radiação, hr, é dado por:

EXEMPLO 

Uma haste cilíndrica longa, aquecida eletricamente, com 2cm de diâmetro, é instalada em um forno à vácuo. A superfície da haste tem uma emissividade de 0,9 e é mantida a 1000K, enquanto as paredes internas do forno são negras e estão a 800K. Calcule a taxa líquida com que o calor é retirado da haste por comprimento unitário e o coeficiente de transferência de calor por radiação.