Conduo de Calor CEFETBA PROF DIGENES GANGHIS 1

Condução de Calor CEFET_BA PROFº DIÓGENES GANGHIS 1

Processos de Transferência de Calor • Condução • Convecção • Radiação térmica Condução Convecção Radiação térmica 2

Condução Transferência de energia de partículas mais energéticas para partículas menos energéticas por contato direto. Necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar. Característico de meios estacionários. Fonte: www. terra. com. br/fisicanet 3

Condução Calor Condução de calor ao longo de uma barra. T 1 > T 2 Condução de calor ao longo de gás confinado. A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas do meio. 4

Fluxo de Calor na Condução • “Lei de Fourier”: k é a condutividade térmica [W/(m ºC)] k (Fe a 300 K) = 80, 2 W/(m ºC) k (água a 300 K) = 5, 9 x 10 -1 W/(m ºC) k (ar a 300 K) = 2, 6 x 10 -2 W/(m ºC) 5

Condutividade Térmica de diversas substâncias 6

Condução - Aplicações e conseqüências • Conforto térmico corporal; • Seleção de materiais para empregos específicos na indústria (condutores e isolantes). Por que os iglus são feitos de gelo? k (gelo a 0ºC) = 1, 88 W/(m ºC) cp (gelo a 0ºC) = 2040 J/(kg ºC) 7

Processos de Transferência de Calor Os diferentes mecanismos de troca térmica ocorrem simultaneamente nas mais diversas situações. Trocador de Calor 8

Resistência térmica Condução Convecção 9

Mecanismos Combinados de transferência de calor 10

Mecanismos Combinados de transferência de calor 11

Exercício 3 • Uma parede composta é formada por uma placa de cobre de 2, 5 cm, uma camada de amianto de 3, 2 mm e uma camada de fibra de vidro de 5 cm. A parede é submetida a uma diferença de temperatura de 560ºC. Calcule o fluxo de calor por unidade de área através da estrutura composta Dados Gerais Kamianto = 0, 166 W/m. ºC Kcobre = 0, 372 W/m. ºC kfibra vidro = 0, 048 W/m. ºC kmanta de vidro = 8, 6*10 -5 W/m. ºC ktijolos refratários = 1. 116*10 -3 W/m. ºC ktijolos de caulim = 225*10 -3 W/m. ºC kargamassa = 1. 285*10 -6 W/m. ºC Q = - k*A* T/L; Q = - T/Rtotal; Ri= Li/A*ki K – Condutividade Térmica Q = Fluxo de calor T – Temperatura R – Resistência A – Área L – Espessura 12

Exercício 4 • Dois materiais estão em perfeito contato térmico. As distribuições de temperaturas no estado estacionário são indicadas na figura ao lado. Se a condutividade térmica do material de 3 cm de espessura é K 1 -2 = 0, 1 W/m. ºC, calcule a condutividade térmica do material de 5 cm de espessura por K 2 -3. Considere a área da parede igual a 1, 5 m². 13

Exercício 5 • Calcule o calor transferido por unidade de área através da parede composta esquematizada abaixo. Considere o fluxo de calor unidimensional. • • • k. A = 175 W/m. ºC k. B = 35 W/m. ºC k. C = 60 W/m. ºC k. D = 80 W/m. ºC AB = A C 14