UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
6ª. LISTA DE EXERCICIOS DE MCE-02
Prof. Sandro Metrevelle M. de Lima e Silva
HAROLDO MARINHO DOS REIS
ITAJUBÁ, 26 DE ABRIL DE 2010
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Pesquisar documentos Store
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Pergunte à comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Ranking universidades
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Os eBooks que salvam estudantes!
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Relatório Transferência de calor, Provas de Cultura
Relatório da prática de tranferência de calor (aletas)
Tipologia: Provas
2010
1 / 10
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Relatório Transferência de calor e outras Provas em PDF para Cultura, somente na Docsity!
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
6ª. LISTA DE EXERCICIOS DE MCE-
Prof. Sandro Metrevelle M. de Lima e Silva
HAROLDO MARINHO DOS REIS
ITAJUBÁ, 26 DE ABRIL DE 2010
1. INTRODUÇÃO
Para aumentar a taxa de transferência de calor em uma superfície sólida para um fluido adjacente pode-se aumentar a velocidade do fluido ou pode ser realiza através do aumento da área de superfície transversal a qual a convecção ocorre através do emprego de aletas (DEWITT et al ., 2005).
A aplicação de superfícies aletadas está presente em diversas áreas para o resfriamento, desde
processadores de computador até a refrigeração de motores.
O método utilizado para medição da eficiência de transferência de calor através de uma superfície
aletada, possui alguma hipoteses:
-Todo o calor dissipado pelo aquecedor resistivo é transferido para o dissipador, considerando
que não ocorra perdas pela base e pelas laterais, devido a serem isolados com madeira.
-Como é constituido do mesmo material, considera-se que a superficie exposta, bem como a
superficie das aletas apresentarão a mesma distribuição de temperaturas.
Para o desenvolvimento do experimento proposto foram desenvolvidas as equações descritas a seguir para determinar a taxa de transferência de calor para a placa plana e para a placa aletada.
Taxa de transferência de calor para a placa plana
Através da equação da lei de resfriamento de Newton, descrita como a Equação 1, foi utilizada para a determinação da taxa de transferência de calor para a placa plana.
qb hb Ab b (1)
Onde,
qb=taxa de transferência de calor para a placa plana;
hb=coeficiente de transferência de calor por convecção médio e, W/m².K;
Ab=área da placa plana;
b =gradiente de temperatura entre a placa e o ambiente.
Para a determinação do parâmetro m da aleta deve ser determinada pela Equação 5.
2
t Lc L (5)
Onde,
Lc= comprimento corrigido da aleta;
t=espessura da aleta , m;
A área da aleta (Aa) foi determinada pela expressão da Equação 6.
Aa 2 W L W t 2 L t (6)
Onde,
Aa= área da aleta;
Lc= comprimento corrigido da aleta;
t=espessura da aleta
W= comprimento da aleta;
L= profundidade da aleta;
No cálculo do parâmetro m da aleta, foi utilizada a Equação 7, expressa como:
K Asr
h P m
(7)
Onde,
P= perímetro da aleta calculo pela Equação 8;
K= condutividade térmica com valor de 209 W/m.K para o alumínio 6063T5;
Asr= área da seção reta definido pela Equação 9;
Para a determinação do perímetro da aleta usamos a Equação 8 que:
P 2 W 2 t (8)
A área da seção reta da aleta , definida pela Equação 9.
Asr W t (9)
A quantidade de calor fornecida pelas fontes de alimentação continua é determinada pela relação
da potência elétrica, dada pela Equação (10).
P U I (10)
Onde,
P= potência, me Watt
U= tensão, em Volts;
I= corrente, em Ampere
Para o cálculo do desempenho teórico (dt) do experimento executado, foi utilizada a razão entre a taxa de transferência de calor pela placa aletada (qta) e a placa plana (qb), expressa pela Equação 11.
b
ta t q
q d (11)
Para o cálculo do desempenho experimental (de) da aula, foi utilizada a razão entre a potência aplicada na placa aletada (Pa) e a potencia aplicada na placa plana (Pb) apresentada na Equação 12.
b
a e P
P d (12)
A efetividade da aleta (Ԑa), definida pela razão entre a taxa de transferência de calor (qa) e a taxa de transferência de calor que existiria sem a presença da aleta, representada pela Equação 13.
b sr b
a a h A
q
(13)
Figura 2 – Desenho esquemático das placas de alumínio utilizadas na determinação da taxa de transferência de calor.
A montagem do aparato experimental apresentado na Figura 1 e composto pelos seguintes componentes e equipamentos:
- uma placa de alumínio 6063T5 com dimensões de 101x103mm e espessura 1,6mm (±0,05mm);
- uma placa de alumínio 6063T5 com dimensões de 101x103mm e espessura 1,6mm (±0,05mm) e com 13 aletas com dimensões: espessura (t=1,6mm); altura (L=19.7mm);
- sistema de aquecimento através de aquecedor resistivo do tamanho das placas de alumínio;
- duas fontes de energia, marca Instrutemp, modelo ST-305 D ;
- um receptor de dados, marca Agilent, modelo 34970 A;
- sistema de aquisição de dados Benchlink Data Logger 3 ;
- três pares de termopar, sendo instalado um na superfície da placa plana, aleta da placa aletada e outro para medir a temperatura do laboratório.
As placas de alumínio estavam instaladas em uma caixa de madeira e isoladas com isopor e a medida das dimensões foi coletada por um único operador através do uso do paquímetro.
A coleta da temperatura nos pontos definidos das placas e a temperatura do laboratório foram transmitidas pelos termopares, do tipo T (cobre/constantan) de diâmetro 0,2mm, através do Agilent ,
sendo efetuada a leitura de 10 em 10 segundos e os dados foram armazenados pelo programa Benchlink Data Logger 3.
A tensão e a corrente aplicada no aquecedor conectado as placas estavam sendo controladas através das fontes Instrutemp ST-305 D.
Os dados foram coletados, diretamente no sistema de coleta de dados Agilent, após o período de estabilização e estão apresentados na Tabela 1.
Resultados e conclusões
Depois de confirmado o regime de estabilização do sistema montado, foi coletado as temperaturas transmitidas pelos termopares no sistema de aquisição de dados Agilent e a voltagem e amperagem aplicada nos aquecedores das placas plana e aletadas. Os dados coletados estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1. Dados coletados para a efetuação dos cálculos envolvidos.
Descrição Temperatura (ºC) Voltagem (V) Amperagem (A)
Placa plana 45,9 13,5 0,
Placa aletada 45,8 20,3 0,
Laboratório 24,5 - -
De posse das equações descritas acima, foram executados os cálculos para a determinação da taxa de transferência de calor para a placa plana e para com aletas, o valor dos desempenhos teórico e experimental e o valor da efetividade.
Os cálculos foram desenvolvidos no programa Matcad 2001 e estão no Anexo 1. Os valores encontrados estão expressos na Tabela 2.
Tabela 2- Valores encontrados para o experimento executado.
Descrição Resultado
Taxa de transferência de calor para a placa plana, qb ,(W) 1,
Taxa de transferência de calor para a placa aletada, qta ,(W) 4,
Potência aplicada na placa plana , (W) 4,
Potência aplicada na placa aletada , (W) 2,
Desempenho teórico (dt) 2,