ANÁLISE DE TRANSMISSÃO DE CALOR EM PROBLEMAS DE CONDUÇÃO UNI E BIDIMENSIONAIS
Hélio Augusto Goulart Diniz1; Nícolas Cristiano Gomes de Oliveira2; Douglas Coelho Dutra1; Julio Cesar de Jesus2; Rudolf Huebner1
1 UFMG; 2 Faculdade Pitágoras Contagem
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0080
Resumo
A solução de muitos problemas de transmissão de calor por condução é feita por simplificações unidimensionais pelo método analítico. Isto muita das vezes converge para resultados sem precisão e distantes do real. Logo, surge a necessidade de que uma análise mais criteriosa seja feita para obter maior detalhamento e exatidão nas respostas, sendo necessário simplificações bidimensionais. Entretanto, em diversos casos é impossível encontrar solução analítica exata usando essa abordagem, o quê torna esse procedimento dependente de um recurso computacional, o qual assim fornece resultado satisfatório para as mais variadas geometrias e condições de fronteiras do sistema, típicos de problemas de transmissão de calor por condução. Neste trabalho foram resolvidos dois problemas clássicos - parede de um forno e aleta - por meio analítico e com simplificações unidimensionais e comparado com uma solução computacional por simplificações bidimensionais. As soluções computacionais foram atingidas com auxílio dos recursos do software FEHT (Finite Element Heat Transfer - Elementos Finitos para Transferência de Calor), mostrando a importância e vantagens alcançadas com essa ferramenta, esta baseada no método de elementos finitos. Na análise dos dois problemas, fizeram-se variações de parâmetros importantes que influenciam na distribuição de temperatura e taxa de transmissão de calor e determinaram-se para quais faixas podem ser usados tendo resultados aceitáveis caso a analise unidimensional seja utilizada. Conclui-se que sob determinadas condições dos parâmetros envolvidos no fenômeno de cada um dos problemas, as aproximações uni e bidimensionais são satisfatórias em relação ao estabelecido como diferença máxima tolerável. Entretanto, a partir de determinadas condições, a solução bidimensional deve ser adotada para se obter resultados próximos do real, pois a solução unidimensional apresenta erros superiores ao tolerável.
Palavras-chave: transmissão de calor; condução; uni e bidimensional; FEHT