ESTUDO ANALÍTICO-NUMÉRICO-EXPERIMENTAL DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALETAS COM SEÇÃO TRANSVERSAL UNIFORME
Felipe Mercês Biglia1; Vivian Machado1; Thiago Antonini Alves1
1 UTFPR/Ponta Grossa
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-1155
Resumo
Neste trabalho foi realizado um estudo analítico-numérico-experimental da influência da condutividade térmica na transferência de calor em aletas com área de seção transversal uniforme. As distribuições de temperaturas ao longo do comprimento de aletas piniformes com diâmetro de 9.45 mm e com comprimento de 200 mm foram obtidas considerando diferentes materiais: aço inoxidável, alumínio, cobre e latão. A solução analítica foi obtida através da resolução da forma apropriada da equação da energia para uma superfície estendida concomitantemente com as condições de contorno do problema em questão: Condição de Dirichlet (temperatura prescrita) na base da aleta e condição de Robin (convecção forçada) na outra extremidade da aleta. Na análise numérica, a equação governante do problema com suas condições de contorno foi resolvida numericamente pelo Método dos Volumes de Controle, dentro de um domínio único através de um procedimento acoplado, utilizando o software ANSYS/Fluent v. 18.0. A investigação experimental foi executada em um aparato composto por um microcomputador, uma fonte de alimentação, um sistema de aquisição de dados e uma seção de testes com um ventilador axial. Para a realização dos experimentos, a temperatura do ambiente foi mantida em aproximadamente 20°C e os termopares utilizados eram do Tipo T. Para o cálculo das incertezas experimentais foi adotada a Técnica de Amostragem Simples. As propriedades termofísicas foram consideradas constantes, obtidas da biblioteca do software Engineering Equation Solver (EES). Os resultados analíticos, numéricos e experimentais foram comparados e apresentaram uma ótima concordância entre si e com os resultados disponíveis na literatura.
Palavras-chave: superfícies estendidas; aleta com seção transversal uniforme; condutividade térmica ; Caso A