1 condução de calor cefet_ba profº diÓgenes ganghis
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Condução de Calor
CEFET_BA
PROFº DIÓGENES GANGHIS
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Processos de Transferência de Calor
• Condução
• Convecção
• Radiação térmica
Condução Convecção Radiação térmica
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Condução
Fonte: www.terra.com.br/fisicanet
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.
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Condução
A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas do meio.
Calor
Condução de calor ao longo de uma barra.
Condução de calor ao longo de gás confinado.
T1 > T2
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Fluxo de Calor na Condução
• “Lei de Fourier”:
L
)TT(Akqcond
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k é a condutividade térmica [W/(m ºC)]k (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)
k (água a 300K) = 5,9 x 10-1 W/(m ºC)
k (ar a 300K) = 2,6 x 10-2 W/(m ºC)
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Condutividade Térmica de diversas substâncias
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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)
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Processos de Transferência de Calor
Trocador de Calor
Os diferentes mecanismos de troca térmica ocorrem simultaneamente nas mais diversas situações.
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Resistência térmica
sistema do térmica aresistênci a é R
e térmico potencial o é T onde, R
Tq
Ah
TTAhq
1
AkLT
L
TAkq
Condução Convecção
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Mecanismos Combinados detransferência de calor
AhAk
L
AhqTTTTTT
Ah
qTT
Ak
LqTT
Ah
qTT
.
1
..
1.
.)(
.
.)(
.)(
21433221
243
32
121
tRtotalT
qRRR
TT
AhAkL
Ah
TTq
321
41
.2
1..1
141
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Mecanismos Combinados detransferência de calor
AhAkL
AkL
Ah
TT
RRRR
TT
R
Tq
ei
eisorefit
total
.1
...1
2
2
1
1
5151
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Exercício 3
• Uma parede composta é formada por uma placa de cobre de 2,5 cm, uma camada de amianto de 3,2mm 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 GeraisKamianto = 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 TérmicaQ = Fluxo de calorT – TemperaturaR – ResistênciaA – Área L – Espessura
AkL
AkL
TT
RR
TT
R
Tq
t
total
.. 2
2
1
1
31
21
31
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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 K1-2 = 0,1 W/m.ºC, calcule a condutividade térmica do material de 5 cm de espessura por K2-3. Considere a área da parede igual a 1,5m².
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Exercício 5
• Calcule o calor transferido por unidade de área através da parede composta esquematizada abaixo. Considere o fluxo de calor unidimensional.
• kA = 175 W/m.ºC• kB = 35 W/m.ºC• kC = 60 W/m.ºC• kD = 80 W/m.ºC• AB = AC