TCM unidade 1 AULA 2

Prévia do material em texto

DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR E MASSA
PROF. BRUNO QUEIROGA
AULA 2
INTRODUÇÃO
Radiação
 É a energia emitida pela matéria (estado sólido, líquido ou 
gasoso) que se encontra a uma temperatura não-nula. 
 Energia transportada por ondas eletromagnéticas (fótons) 
geradas por modificações nas configurações eletrônicas dos 
átomos ou moléculas.
 Não necessita de um meio material para se propagar.
En Ts
4
=
INTRODUÇÃO
Radiação
 Lei de Stefan-Boltzmann (para um radiador ideal)
Poder Emissivo 
W
m
2






Constante de
Stefan-Boltzmann 
5.67 10
8-

W
m
2
K
4

=






Temperatura da Superfície K( )Poder Emissivo de
um corpo negro 
W
m
2






Constante de
Stefan-Boltzmann 
5.67 10
8-

W
m
2
K
4

=






E  Ts
4
=
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
 Poder Emissivo para uma superfície real
Poder Emissivo de uma
superfície real 
W
m
2






Emissividade 0  1( ) 
Ts
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
 Irradiação (G): Toda a radiação incidente sobre a 
superfície.
Absortividade  [0,1], depende do tipo de radiação e da 
superfície. Percentual absorvido da radiação incidente.
  <1 e a superfície é opaca: 
parte da Irradiação é absorvida e 
parte é refletida
  <1 e a superfície é 
semitransparente: parte da 
irradiação é refletida, parte é 
absorvida e parte é transmitida.
Gtr
Gref
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
 A radiação refletida e a transmitida não tem efeito na 
energia da superfície.
 Em muitos problemas, os líquidos são considerados como 
opacos e os gases, transparentes. Os sólidos, opacos ou 
semitransparentes (folhas finas).
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
 Caso particular: uma pequena superfície, a Ts, envolvida 
por uma superfície isotérmica, a Tviz, muito maior. Seja 
também que Ts é maior que Tviz.
Ts
Superfície cinza: =
E
G En Tviz( )=
Fazendo um balanço de 
energia na superfície, temos 
que o fluxo de radiação 
líquida é:
q''rad En Ts( ) G-=
q''rad E Gabs-=
q''rad  Ts
4
Tviz
4
-



=
Gabs
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
 Linearização da equação da taxa de calor por radiação:
Onde o coeficiente de transferência de transferência de calor por 
radiação é:
 Considerando também o efeito convectivo em um balanço de 
energia, na superfície anteriormente analisada:
INTRODUÇÃO
Radiação (cont.)
Exemplo:
Uma tubulação de vapor d’água sem isolamento térmico atravessa uma sala
cujas paredes encontram-se a 25oC. O diâmetro externo do tubo é de 0,07 m,
sua temperatura é de 200oC e sua emissividade igual a 0,8. Considerando a
troca por radiação entre o tubo e a sala semelhante a aquela entre uma
superfície pequena e um envoltório muito maior, determinar a taxa de calor
perdida por radiação pela superfície do tubo.
INTRODUÇÃO
Exigência da Conservação de Energia
 Aplicação da 1ª Lei
Ėacu Ėent Ėsai- Ėg+=
Abordagem de Sistema Abordagem de Volume de Controle
Eacu Q W-=