AULA 25 TRANSFERÊNCIA DE CALOR COMBINADA E BLINDAGEM DE RADIAÇÃO TÉRMICA

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1 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa 9 U 5 RNSFRÊNCI COR COMBIN BINGM RIÇÃO ÉRMIC feito da radiação na medida da temperatura Quando um termômetro ou outro elemento sensor de temperatura é colocado em uma corrente do gás para medir sua temperatura, o valor da temperatura indicado pelo sensor é determinad0 pelo balanço global de energia no bulbo dese elemento. Considere o sensor mostrado na figura abaixo. temperatura do gás é, a temperatura da superfície envolvente é s e a temperatura indicada pelo termômetro é t. Gás h, t s lemento sensor da temperatura de um escoamento dmitindo ue t seja maior ue s, então a energia será transferida por convecção para o termômetro e, deste, para o meio envolvente na forma de radiação térmica. Portanto, o balanço de energia pode ser escrito como: h( ( t t s onde é a área superficial do sensor e ε a sua emissividade. euação anterior foi obtida considerando-se ue a superfície envolvente seja muito grande, como discutido na aula anterior. Supondo ue a parede esteja a 00 C e a temperatura indicada pelo elemento sensor seja de 50 C, o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o gás e o sensor igual a 50 W/m C, calcular a temperatura real do gás. h ( ( c par - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06

2 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa 0 ( h c par 0,8 5, ( ,5 K ou 57, C Blindagem de radiação Uma maneira de reduzir a transferência de calor por radiação entre duas superfícies se dá pelo emprego de materiais altamente refletivos, isto é de baixa emissividade ε. lternativamente, um outro método de redução da transferência de calor por radiação consiste na instalação de blindagens de radiação entre as superfícies de transferência de calor. stas blindagens não fornecem ou removem calor do sistema, mas apenas introduzem uma resistência no circuito térmico. Considere dois planos paralelos e infinitos para ε = ε = ε, como indicado do lado esuerdo da figura abaixo. ntão, temos ue a troca de calor por radiação entre essas duas superfícies é dada por: ( ( Plano de blindagem / / a b Radiação entre planos paralelos infinitos com e sem blindagem de radiação gora, considere a introdução de um terceiro plano entre as superfícies originais, como indicado do lado direito da figura anterior. ssim, o fluxo de calor transferido - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06

3 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa neste caso será calculado considerando a entrada dessas novas resistências associadas à terceira superfície. n J J n ' J J n F F Circuito elétrico analógico da radiação para dois planos paralelos separados por uma blindagem de radiação formada por um terceiro plano Como a blindagem não fornece ou retira calor do sistema. O calor transferido entre a placa, a blindagem e a placa será: ou ( ( ( ( Obtendo-se: ( / ( ( Portanto, tem-se ue a blindagem reduz à metade o fluxo de calor inicial (desde ue todas as superfícies tenham a mesma emissividade ε. c / blindagem s / blindagem - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06

4 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa No caso da introdução de n planos de blindagem entre as duas superfícies originais e, tem-se ue a redução do fluxo de calor será: c / "n"blindaens n s / blindagn PROV ISO! XMPO Um tubo de diâmetro = 0 cm transporta um líuido criogênico ue está a 77 K. Para evitar perdas de calor, este tubo está inserido dentro de um tubo maior com = 50 cm e = 00 K, o espaço entre eles está evacuado. Pede-se o ganho de calor pelo tubo criogênico. ados ε = 0,0 e ε = 0,0. pós a aula de transf. de calor, um aluno sugeriu inserir um terceiro tubo com = 5 cm entre os dois anteriores afirmando ue haveria uma diminuição do ganho de calor. Sendo ε = 0,0. Verifiue se isto é verdade e, em caso positivo, ual seria a diminuição. Solução: a circuito analógico com os dois tubos ou alguns. J n J 0,0m 0,5m 0,8 0, F n F ; n n ; R e resistência euivalente é: - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06

5 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06 F R e 98, ,0 0,0 0,0 0,0 0,0 ogo, m W / 0,8.56, ,67 8 b circuito analógico com a introdução do terceiro tubo de blindagem. b J J F b ' J J F b F ; F e e n n R R e.56, ,0 0, ,0 0,0 ( 0,0 0,0 0,0 ( ( n n n

6 Notas de aula de PM 6 Processos de ransferência de Calor e Massa 8 5, ,7 77 ssim, 0,98 W / m o ganho diminui em torno de 0,8 0,98 0,8 8, % - José R. Simões Moreira atualização Novembro/06