Transferência de Calor por Convecção

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
AULA 7 – TRANSPORTE DE MASSA: CONVECÇÃO
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
Conteúdo Programático desta aula
Convecção
Convecção natural
Convecção forçada
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
CONVECÇÃO
A TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO OCORRE COM O MOVIMENTO DAS MASSAS DE TEMPERATURAS DIFERENTES. 
EXEMPLO: QUANDO A ÁGUA ESTÁ SENDO AQUECIDA EM UMA PANELA. O RECIPIENTE TRANSMITE CALOR PARA A PARTE DE ÁGUA QUE ESTÁ NO FUNDO DA PANELA, ESTA PARTE SE TORNA MAIS QUENTE E MENOS DENSA, POR ESTE MOTIVO ESTA PORÇÃO SOBE E A ÁGUA QUE ESTÁ MAIS FRIA DESCE PARA O FUNDO DA PANELA. ESTE FENÔMENO VAI SE REPETINDO DURANTE O TEMPO QUE A ÁGUA ESTIVER SENDO AQUECIDA, TRANSMITINDO O CALOR POR TODA A PANELA.
 
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
CONVECÇÃO
A convecção é o processo de transferência de energia através do movimento 
 de matéria, por efeito de uma diferença de temperatura. 
Se uma região de um fluido está em contato com uma fonte de energia, a temperatura da porção de fluido dessa região aumenta e, portanto, aumenta também o seu volume.
 
Com isso, o módulo do empuxo que atua sobre essa porção fica maior do que o módulo do seu peso e ela se eleva em relação ao resto da massa de fluido.
 
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
O espaço deixado para trás pela porção de fluido que se eleva é ocupado por uma outra porção de fluido, que vem da vizinhança e que tem temperatura mais baixa.
Se a fonte de energia continua atuando na mesma região, a temperatura desta outra porção de fluido aumenta e aumenta também o seu volume.
 Com isso, o módulo do empuxo que atua sobre essa outra porção fica maior do que o módulo do seu peso e ela também se eleva em relação ao resto da massa de fluido. 
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
O espaço deixado para trás por essa porção de fluido que se eleva é ocupado por uma outra porção de fluido, que vem da vizinhança e que tem temperatura mais baixa. 
Enquanto permanecer a fonte de energia, o processo se repete com outras porções do fluido e o resultado é o aparecimento das correntes de convecção.
OCORRE PRINCIPALMENTE NOS FLUIDOS E NOS GASES
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
CONVECÇÃO NATURAL
A transmissão de calor por convecção natural ocorre sempre quando um corpo é colocado num fluido a uma temperatura maior ou menor do que a do corpo. 
Em consequência da diferença de temperatura, o calor flui entre o fluido e o corpo e causa uma variação de densidade nas camadas fluidas situadas nas vizinhanças da superfície. 
A diferença de densidade induz um escoamento descendente do fluido mais pesado e ascendente do fluido mais leve. Esse mecanismo de transmissão de calor é chamado de convecção natural ou livre.
Exemplo: o movimento do ar no deserto, num dia calmo; a troca de calor nos radiadores de vapor, nas paredes de um edifício e no corpo humano estacionário numa atmosfera calma.
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
CONVECÇÃO FORÇADA 
Quando o movimento é causado por um agente externo, como uma bomba ou um ventilador, tem-se a convecção forçada.
O resfriamento de um radiador de automóvel, pelo ar soprado por um ventilador, é um exemplo de convecção forçada.
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
BONS CONDUTORES : metais
MAUS CONDUTORES ( ISOLANTES TÉRMICOS ) : madeira,
plástico, borracha, papelão, vidro, isopor, ar, água, outros.
O calor se propaga de partícula para partícula, corpos mais densos, com maior número de partícula por unidade de volume, especialmente partículas livres, são bons condutores. Isto explica por que os metais são bons condutores. Pelo mesmo motivo, os líquidos e gases não são bons condutores de calor.
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
O modelo que relaciona a temperatura com o movimento das partículas pode ser usado para explicar a condução de calor através de  um corpo. A medida que recebem calor, os átomos ou moléculas do corpo vibram mais intensamente e a energia cinética dessas partículas é transferida sucessivamente de uma partícula para outra, essa transferência de energia cinética é a propagação de calor.
           
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
CONDUTIVIDADE TÉRMICA ( K)
. 
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
EXERCÍCIOS
1- Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de 
comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22oC. As paredes da sala, de 25 cm de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 kcal/h.m.ºC e a área das janelas podem ser consideradas desprezíveis. A face externa das paredes pode estar até a 40oC em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador (em HP). Dado: 1 HP = 641,2 kcal/h.
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
Para o cálculo da área de transferência de calor desprezamos as áreas do teto e piso, onde a transferência de calor é desprezível. Desconsiderando a influência das janelas, a área das paredes da sala é: A = 2X(6X3)+ 2X(15X3) =126m2 .
.
Tema da Apresentação
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO – AULA 7
FENÔMENOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAIS
Considerando que a área das quinas das paredes, onde deve ser levada em conta a transferência de calor bidimensional, é pequena em relação ao resto, podemos utilizar a seguinte equação de Fourier:
Tema da Apresentação