Transferência de Calor em Aletas

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<p>Transferência de calor em superfícies estendidas</p><p>Aletas de alumínio da unidade de troca de calor do ar condicionado</p><p>EFICIÊNCIA DA ALETA</p><p>Eficiência de uma aleta</p><p>Taxa de transferência de calor ideal considera apenas convecção</p><p>EFICIÊNCIA DA ALETA RETANGULAR</p><p>Comprimento</p><p>largura</p><p>espessura</p><p>Exemplo 1: Encontrar a eficiência de uma aleta retangular de comprimento de 80 cm, Largura de 10 cm e espessura de 4 cm e condutividade de k = 180 W/m.°C (alumínio) e h = 60 W/m2.°C</p><p>L = 0,8 m</p><p>W = 0,10 m</p><p>t = 0,04 m</p><p>k = 180 W/m.°C</p><p>h = 60 W/m2.°C</p><p>2,36</p><p>30</p><p>Exemplo 2: Determine a taxa de transferência de calor para uma aleta reta de seção transversal circular instalada numa superfície em contato com o ar a 20°C na qual calor é retirado. As aletas são de aço inox (k = 56.7 W/m°C) com 50 mm de diâmetro e 30 mm de comprimento. Considere o coeficiente de transferência de calor de 50 W/m2°C e a temperatura da base de 300°C.</p><p>0,25</p><p>96</p><p>D = 5x10-2 m</p><p>L = 3 x 10-2 m</p><p>h = 50 W/m2.°C</p><p>k = 56,7 W/m.°C</p><p>EFICÁCIA DE UMA ALETA</p><p>Exemplo 03</p><p>a</p><p>b</p><p>ANALISANDO O SISTEMA SEM ALETA</p><p>Analisando o sistema com a aleta</p><p>Ex 03: Vapor d’ água em um sistema de aquecimento flui através de tubos cujo diâmetro externo é D1 = 3 cm e cujas paredes externa são mantidas a uma temperatura de 120°C. Aletas circulares diâmetro externo D2 = 6 cm e espessura constante t = 2 mm são fixadas ao tubo. O espaço entre as aletas é de 3 mm e, portanto há 200 aletas por metro de comprimento do tubo. O calor é transferido para o ar circundante a T = 25°C, com um coeficiente de transferência de calor h = 60 W/m2.°C. Determinar o aumento da transferência de calor a partir do tubo por metro de comprimento, considerando a eficiência da aleta 0,96.</p><p>2 mm</p><p>2 mm</p><p>3 mm</p><p>3 mm</p><p>200 aletas</p><p>200 espaços</p><p>Sistema sem aletas</p><p>r1 = 1,5 cm</p><p>r2 = 3 cm</p><p>r1 = 1,5 cm</p><p>2 mm</p><p>r2 = 3 cm</p><p>Sistema com aletas</p><p>25</p><p>Área não aletada:</p><p>Exemplo 4: Na figura abaixo está apresentada uma aleta que é colocada ao redor de um cilindro de raio externo de 8 cm e comprimento de 50 cm (considerar apenas a área lateral do cilindro). Na extremidade da aleta temos a figura geométrica de um semicírculo de raio de 10 cm. Sabendo que a espessura da aleta é de 2 cm, determine:</p><p>A área da superfície da aleta em m2 (considerar todas as áreas)</p><p>Se for colocada 10 aletas destas ao redor do cilindro, qual seria a área não aletada do sistema em m2</p><p>Se a eficiência de uma aleta é de 90%, qual seria a eficácia do sistema se for colocada 10 aletas ao redor do cilindro. Considerando a temperatura da superfície do cilindro de 100°C, a temperatura do ar de 25°C e o coeficiente de convecção de 25 W/m2.°C</p><p>2 cm</p><p>40 cm</p><p>8 cm</p><p>50 cm</p><p>10 aletas</p><p>2 cm</p><p>8 cm</p><p>50 cm</p><p>Considerar 7 aletas quadradas de lado 20 cm e espessura 10 mm mostrada na figura. As aletas estão fixadas em 6 superfícies retangulares de dimensões de 20 cm, 4 cm e 2 cm. A placa se encontra na água que apresenta um coeficiente de transferência de calor por convecção de 150 W/m2°C. A temperatura da água é de 90°C e quando as superfícies não possuem aletas, 600 W são dissipados das 6 superfícies para a água. Determine a eficácia do sistema, sendo a eficiência das aletas igual a 60%.</p><p>Exemplo 5:</p><p>20 cm</p><p>20 cm</p><p>10 mm</p><p>2 cm</p><p>4 cm</p><p>10 mm</p><p>4 cm</p><p>2 cm</p><p>7 aletas</p><p>Uma superfície quente a 100°C deve ser resfriada fixando-se a elas aletas cilíndricas de alumínio de 3 cm de comprimento, 0,25 cm de diâmetro, com uma distância de centro a centro de 0,6 cm. A temperatura do meio circundante é de 30°C e o coeficiente de transferência de calor é de 50 W/m2.°C. Determinar a taxa de transferência de calor a partir da superfície de uma seção da placa quadrada de 1 m. Determinar a eficácia global das aletas.</p><p>PROPOSTO</p><p>D = 0,0025 m</p><p>L = 0,03 m</p><p>h = 50 W/m2.°C</p><p>k = 56,7 W/m.°C</p><p>34</p><p>image2.emf</p><p>image3.emf</p><p>image4.emf</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image9.png</p><p>oleObject1.bin</p><p>image10.wmf</p><p>)</p><p>(</p><p>¥</p><p>-</p><p>´</p><p>´</p><p>´</p><p>=</p><p>=</p><p>=</p><p>T</p><p>T</p><p>A</p><p>h</p><p>Q</p><p>ideal</p><p>calor</p><p>transf</p><p>de</p><p>taxa</p><p>real</p><p>calor</p><p>transf</p><p>de</p><p>taxa</p><p>Q</p><p>Q</p><p>s</p><p>aleta</p><p>aleta</p><p>aleta</p><p>máx</p><p>aleta</p><p>aleta</p><p>aleta</p><p>h</p><p>h</p><p>&</p><p>&</p><p>&</p><p>image11.png</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image110.png</p><p>image14.png</p><p>image15.png</p><p>image140.png</p><p>image16.png</p><p>oleObject2.bin</p><p>image17.wmf</p><p>aleta</p><p>sem</p><p>aleta</p><p>com</p><p>Q</p><p>Q</p><p>&</p><p>&</p><p>=</p><p>e</p><p>image18.png</p><p>image19.png</p><p>image20.png</p><p>image21.png</p><p>image22.png</p><p>image23.png</p><p>image24.png</p><p>oleObject3.bin</p><p>image25.wmf</p><p>200</p><p>5</p><p>1000</p><p>=</p><p>mm</p><p>mm</p><p>image26.png</p><p>image27.png</p><p>image28.png</p><p>image29.png</p><p>image30.png</p><p>image31.png</p>