Módulo E - Aula 3

Prévia do material em texto

FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
MÓDULO E – ALETAS
2
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
MÓDULO E – ALETAS
- CONCEITOS FUNDAMENTAIS
- EQUAÇÃO GERAL DA ALETA
- CONDIÇÕES DE CONTORNO
- EFICIÊNCIA
- EFETIVIDADE
- EFICIÊNCIA GLOBAL
3
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
Efetividade Global
Taxa de transferência de calor total de uma superfície aletadas
Troca de calor pelas aletas + Trova pelas regiões não aletadas
4
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
Exercício (P.P)
A intensidade na qual a condição na extremidade afeta o desempenho térmico de uma aleta depende da geometria da aleta e de sua condutividade térmica, assim como do coeficiente convectivo. Considere uma aleta retangular de uma liga de alumínio (k = 180 W/(m.K)), com comprimento L = 10 mm, espessura t = 1 mm e largura w >> t. A temperatura da base da aleta é Tb = 100ºC e ela está exposta a um fluido com temperatura Tinf = 25ºC. Supondo um coeficiente
convectivo uniforme, h = 100 W/(m².K) sobre toda a 
superfície da aleta, determine a taxa de transferência de 
calor na aleta por unidade de largura q’a, a eficiência ηa, 
e a efetividade εa. Contraste os seus resultados com
aqueles para a aproximação de aleta infinita.
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
Exemplo
O cilindro do pistão do motor de uma motocicleta é construído em liga de alumínio, tendo uma altura H = 100 mm e um diâmetro externo D = 50 mm. Sob condições típicas de operação, uma taxa de qt = 2 kW é transferida do cilindro para o ar ambiente a 300 K, com um coeficiente de convecção de 75 W/(m².K). Aletas anulares são fundidas integralmente com o cilindro para reduzir a temperatura do mesmo. Considere dez destas aletas, com espessura t = 4 mmm, comprimento L = 20 mm e igualmente espaçadas. Qual é a redução da temperatura do cilindro que pode ser atingida com o uso de aletas, considerando o mesmo calor dissipado? ηa = 96%
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
k = 186 W/m.K
(liga alumínio)
75
100 mm
4 mm
FENÔMENOS DE TRANSPORTE APLICADO
Exercício
Uma aleta retangular fabricada com a liga de alumínio 2024 (k = 185 W/(m.K)) tem uma espessura na base de t = 3 mm e um comprimento L = 15 mm. Sua temperatura na base é de Tb = 100ºC e ela está exposta a um fluido para o qual Tinf = 20ºC e h = 50 W/(m².K). Para as condições anteriores e uma aleta de largura unitária, encontre a taxa de transferência de calor, a eficiência e a efetividade para essa aleta.