Apresentação de ensaios de
laboratório de
Transmissão de Calor
Condução transiente em sólidos
Condução transiente em sólidos
• Objectivo: Análise de variação de
temperatura de peças sólidas com várias
geometrias e materiais ao longo do tempo
em várias condições.
• Metodologia: Aquecimento de peças
sólidas por água com diferentes
velocidades e arrefecimento no ar
ambiente por convecção forçada ou em
água por convecção natural.
Instalação Experimental
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1) Base da instalação.
2) Bomba de circulação.
3) Reservatório de água.
4) Tubo para colocação de peças.
5) Furos no tubo para saída da água.
6) Suporte das peças.
7) Fichas dos termopares.
8) Termopar na água junto à peça
9) Peças de ensaio.
10) Termopar da água a circular.
11) Interruptores da instalação.
12) Termostato de regulação da
resistência de aquecimento.
Funcionamento da Instalação
Ligar a resistência e seleccionar
uma posição do termostato.
Aguardar para obter uma
temperatura do banho constante.
Seleccionar uma peça e montar no
suporte fixando-a com parafuso.
Imergir no tubo e observar a
evolução da temperatura.
Após atingir uma temperatura
próxima do banho retirar a peça e
colocar no local de arrefecimento
Repetir o ensaio para outra peça
em que mantenham alguma
característica com anterior.
Todos os valores recolhidos
disponibilizados em formato digital
Peças sólidas a ensaiar
Propriedade \
Material
Massa específica ρ (kg/m3)
Calor específico c (kJ/kg K)
Condutibilidade k (W/m K)
Aço Inoxidável
8500
460
16,3
Latão
7930
385
121
Trabalho a efectuar I
• Para as operações de aquecimento e de arrefecimento:
• Definição da temperatura em termos adimensionais
como (T-T∞)/(Ti-T∞) e do tempo como nº de Fourrier.
• Apresentação dos valores experimentais adimensionais
em gráfico e ajuste de função do tipo ln i   A  BFo
• A partir do valor do declive B determinação de  =B
• Identificação do número de Biot correspondente para
direcção menor:
2
1
Bi
0.05
0.2
1
10

Placa plana
C1
1
0.2217
0.4328
0.8603
1.4289
1.5708
1.0082
1.0311
1.1191
1.2620
1.2733
Cilindro
Esfera
1
C1
1
0.3142
0.6170
1.2558
2.1795
2.4048
1.0124
1.0483
1.2071
1.5677
1.6018
0.3852
0.7593
1.5708
2.8363
3.1416
C1
1.0149
1.0592
1.2732
1.9249
2.0000
Trabalho a efectuar II
• Com base em C1 verificar origem no tempo e validade da
aproximação de solução por um termo.
• Calcular coeficiente de convecão a partir de Bi.
• Calcular possíveis contribuições das outras direcções em
(T-T∞)/(Ti-T∞) (Efeitos multi-dimensionais)
• Análise da possibilidade de utilizar método da
capacitância.
• Comparação dos coeficientes de convecção para os
vários ensaios realizados. (Depende dos casos)
• Discussão de resultados e conclusões em texto sucinto.