Fenômenos do Transporte

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1- Defina a lei básica da convecção.
O calor transferido por convecção, na unidade de tempo, entre uma superfície e um fluido pode ser
calculado através da relação proposta por Isaac Newton:
q = h x A x Δt
onde, q = fluxo de calor transferido por convecção ( kcal/h );
A = área de transferência de calor (m²);
Δt = diferença de temperatura entre a superfície (Ts) e a do fluido em um local bastante afastado da
superfície (T∞) (°C).
h = coeficiente de transferência de calor por convecção ou coeficiente de película.
2- Qual é a diferença entre a camada limite térmica e hidrodinâmica.
A camada de limite térmica é o escoamento de um fluido ao longo de uma superfície quando existe
uma diferença de temperatura entre o fluido e a superfície. Neste caso, o fluido é contido na região de
variação substancial de temperatura.
Já o limite hidrodinâmico é a porção do fluido contida na região de variação substancial de
velocidade, no qual as partículas são desaceleradas em virtude das forças viscosas.
3- O coeficiente de película (coeficiente de condutividade térmica h) varia em função de algumas
propriedades físicas do fluido? Explique a sua resposta.
Sim. Pois um fluido pode variar de acordo com sua viscosidade, densidade, calor específico,
condutividade térmica do fluido e coeficiente de expansão volumétrica. Quando se tem, por exemplo,
um fluido com alta viscosidade, a desaceleração das partículas é maior do que em um fluido com
menor viscosidade. Um fluido, que ao ser aquecido, se expande muitas vezes, pode ocasionar em uma
dissipação de calor, exigindo assim uma fonte energética mais potente.
4- Como é calculado a resistência térmica à convecção?
Para se calcular a resistência térmica à convecção é dado trabalhando-se duas fórmulas que são:
1 - q = h x A x Δt
2 - q = Δt / R
Ao igualar as equações acima, obtemos a resistência:
R = 1 / (A x h)
5- Explique o que é convecção forçada.
Na convecção forçada o fluxo de calor c qɺ entre uma parede aquecida à temperatura Tw e um fluido
mais frio (temperatura média, longe da parede, T∞ ) é determinado a partir da lei de Newton do
arrefecimento: ( ) c w q h T T = − ∞ ɺ [W/m2 ] O número de Nusselt é o parâmetro adimensional
principal, fornecendo o coeficiente convectivo que permite calcular o calor transferido: hL u k = com
significado físico / fluxo por convecção h T u fluxo por condução pura k T L ∆ = = ∆ . em que h -
coeficiente convectivo [W/(m2 K)] L - dimensão característica [m] k - condutibilidade térmica do
fluido [W/(m K)] ∆T - diferença de temperaturas, entre a parede e o fluido longe da parede [K] O
movimento do fluido em convecção forçada é gerado por uma fonte de energia externa (bomba,
ventilador, etc) que permite definir uma escala de velocidade típica: U∞ - velocidade longe da parede
[m/s] Esta velocidade aparece num novo número adimensional, o número de Reynolds, importante em
convecção forçada (e de facto em toda a mecânica de fluidos), definido como a razão entre as forças
de inércia (convectivas) promotoras do movimento, e as forças de viscosidade que se opõem ao
movimento.