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Transferência de Calor II – EME701P – 2018 – Aula Prática 1 Prof. Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva MEDIÇÃO DA VARIAÇÃO DA CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE METAIS EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA E ESTUDO DO EFEITO DA RESISTÊNCIA DE CONTATO NA CONDUÇÃO TÉRMICA 1. Objetivos - Determinar a condutividade térmica, k, em função da temperatura. - Demonstrar o efeito da resistência de contato na condução térmica entre materiais adjacentes. 2. Método Medição da diferença de temperatura através de um corpo de prova metálico resultante de um fluxo de calor estacionário conhecido. Utilizar a Lei de Fourier para calcular sua condutividade térmica. Avaliar também o efeito quando as junções são montadas sem a utilização de pasta térmica. 3. Equipamentos - Unidade de serviço de transferência de calor HT10XC. - Acessório de condução linear de calor compatível com computador HT11C. 4. Teoria/Fundamentos 4.1. Resistência Térmica Da mesma forma que uma resistência elétrica está associada à condução de eletricidade, uma resistência térmica pode ser associada à condução de calor (Incropera et al. 2008). Definindo resistência térmica como a razão entre potencial motriz e a correspondente taxa de transferência de calor, conclui-se da Equação de Fourier: L TT kA dx dT Akqx )( 21 (1) que a resistência térmica na condução (resistência térmica condutiva) é: kA L q TT R x condt )( 21 , (2) 4.2. Resistência de Contato Em sistemas compostos, a queda de temperatura nas interfaces entre os vários materiais pode ser considerável. Essa mudança de temperatura é atribuída ao que é conhecido por resistência térmica de contato, Rt,c. Seu efeito é mostrado na Fig. 1 para uma área de interface unitária, a resistência térmica de contato é definida pela expressão: x BA ct q TT R )( , (3) A existência de uma resistência de contato se deve principalmente aos efeitos da rugosidade da superfície. Para sólidos cujas condutividades térmicas são superiores à do fluido presente nas falhas (fluido interfacial) a resistência de contato pode ser reduzida pelo aumento da área dos pontos de contato. Tal aumento pode ser obtido por um acréscimo na pressão de contato ou junção e/ou pela Prof. Sandro Metrevelle M. de Lima e Silva Instituto de Engenharia Mecânica - IEM Campus Prof. José Rodrigues Seabra, Av. BPS 1303 Itajubá, MG, Brasil - metrevel@unifei.edu.br redução da rugosidade das superfícies em contato. A resistência de contato também pode ser reduzida pela seleção de um fluido com elevada condutividade térmica para preencher as falhas. Um procedimento bastante utilizado pode ser através do preenchimento dos espaços com uma pasta térmica. A própria pasta térmica tem condução de calor limitada e uma camada espessa de pasta criará, por si só, uma resistência ao fluxo de calor. Figura 1. Queda de temperatura devido à resistência térmica de contato. 5. Procedimento Ajuste o controle de aquecimento (Heater Control) no diagrama mímico do software. Quando as temperaturas estiverem estabilizadas selecione o ícone no software para registrar: T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 , T8, V, I e Fw (a taxa de vazão de água de refrigeração). Repita o procedimento anterior pelo menos mais uma vez para outra potência do aquecedor. Na Figura 2 é apresentado um esquema de posicionamento dos termopares na bancada experimental HT11C. Figura 2. Esquema de montagem do módulo HT11C. 6. Referências Bibliográficas Incropera, F. P, DeWitt, P. D., Bergman, T. L. e Lavine, A. S., 2008, “Fundamentos de Transferência de Calor e Massa”, 6a ed., LTC - Livros Técnicos Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro, Brasil. Latão
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