TA 733 A – Operações Unitárias II Aula 07 Condução Unidimensional em Regime Estacionário...

TA 733 A – Operações Unitárias II

Aula 07

Condução Unidimensional em Regime EstacionárioAletas

Condução de Calor em Superfícies Estendidas

T.C. em Aletas = Condução + convecção + radiação

T.C. por convecção + radiação perpendicular a direção por condução

X

Z

Y

LCalor transferido para

a corrente de ar

W

2B

Entrada porCondução

saída porCondução

Tw

z

Condução de Calor em Aletas

q = h . A ( Ts – T)q h e T

vfluido h (ventiladores/bombas)

T Impraticável (talvez)

Então: Área com k

Condução de Calor em Aletas

Análise Geral de Condução de Calor em Aletas

Considerações: Unidimensional (é TRI)Regime Permanentek =cteRadiação desprezívelConvecção : h =cte

Objetivo: Obtenção da taxa de transferencia de calor sobre aleta

Necessita-se : Distribuição de temperatura


ALETAS COM ÁREA DE SEÇÃO RETA UNIFORME:

Ac = cte = uniforme As = P . x

Exemplo 3.8

Dados: kCOBRE = 398 W/mKkALUMÍNIO = 180 W/mKkINOX = 14 W/mK

Distribuição da Temperatura:

Comprimento infinito da aleta: L (L)=0 T(L)=T

Onde:

Exemplo 3.8

Onde:

Exemplo 3.8

qa_COBRE = 8,3 Wqa_ALUM = 5,6 Wqa_INOX = 1,6 W

Comprimento infinito da aleta: L (L)=0 T(L)=T

Pode-se acatar quando L :

Exemplo 3.8

LCOBRE=190 mmLINOX=40mm LALUM=130mm

Desempenho de Aletas

Função da Aleta: Aumentar a transferência de Calor pelo aumento de área efetiva;

Efetividade da Aleta: a = Taxa de T.C. da aleta Taxa de T.C. sem aleta

-A aleta se justifica com: a 2

-h é prejudicado, mas desprezível.

-Aluminio: leve e barato

ou


EXEMPLO: Trocador de calor = GÁS / LÍQUIDO Convecção Natural

25 °C 75 °C

LÍQUIDO GÁS

h = 50 – 1000 W/m2K

h = 2 – 25 W/m2K

Ex.: Radiador de automóvel


Tamanho de aleta: a 2

Ou então: 98 % da efetividade com

m.L = 2,3

Eficiências de Aletas

Basea

a

MAX

aa Ah

q

q

q

..

q a = Taxa de Transferência de calor pela aleta (Distribuição de T)

q max = Taxa de Transferência de calor pela aleta estivesse à temperatura da base

21

23

..

pca Ak

hLfGráficos :

onde: Lc = comprimento corrigidoAp= Área corrigida (Ap=Lc.t)


Perfil retangular

Perfil parabólico

Perfil triangular21

23

..

pc Ak

hL


PERFIL RETANGULAR

21

23

..

pc Ak

hL

Aletas com área da seção reta não Uniforme

Pouco utilizada !!!!!

Eficiência Global da Superfície0

Eficiência de um conjunto : Aletas + Base


BaseTotalMAX Ah

q

q

q

..11

0

q 1 = Taxa de Transferência de calor pela aleta + Base (Distribuição de T)

q max = Taxa de Transferência de calor pela aleta + Base se estivesse à temperatura da base

Onde: ATOTAL = N . AALETA + ABASE


BaseBaseBaseaat AhAhNq ......

Assim, a Taxa de Transferência de Calor total:

BaseaTotal

aTotalt A

ANAhq .1.

.1..

OU, REARRANJANDO:


Eficiência Global:

BaseaTotal

aTotalt A

ANAhq .1.

.1..


1)(0 1.

.1

CA

AN a

Total

ac

Resistência de contato (devido a fatores construtivos):

Onde:

BaseC

Ctaa A

RAhC

,

,1 ...1

Deve-se prezar por: Rt,c <<<< Rt,a

Basea

Total

aTotalt CA

ANAhq

.1..

1..1

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