DETERMINAÇÃO SIMULTÂNEA E INDEPENDENTE DAS PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS DE MATERIAIS SÓLIDOS
Valério Luiz Borges1; Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva1; Gilmar Guimarães1
1 UFU
Resumo
O desenvolvimento de técnicas experimentais para a determinação da difusividade térmica, α , e condutividade térmica, λ, de diferentes materiais, tem interessado muitos pesquisadores devido a sua larga aplicação em problemas de engenharia. Cita-se, por exemplo, o estudo de campos térmicos em processos de usinagem como furação, torneamento e fresamento, onde a vida útil das ferramentas é função das altas temperaturas alcançadas. Em qualquer investigação térmica desses processos é necessário o conhecimento dessas propriedades. Propõe-se nesse trabalho uma técnica experimental que obtenha simultaneamente α e λ de materiais condutores. Ressalta-se que a obtenção simultânea dessas propriedades só ocorre com sucesso quando seus respectivos coeficientes de sensibilidade, definidos como a primeira derivada em relação a grandeza a ser medida, nesse caso a temperatura, são linearmente independentes. Observase que tais coeficientes são usualmente baixos e correlacionados quando avaliados em materiais condutores. A técnica proposta representa uma forma alternativa na solução desse problema, uma vez que se obtém as propriedades de forma simultânea porém independente. Essa independência é alcançada através da definição de duas funções objetivo uma no domínio da frequência e outra no domínio do tempo. Uma das função é calculada a partir da fase da função resposta em frequência de um sistema dinâmico, que tem como entrada o fluxo de calor e saída a temperatura, e a outra função é obtida a partir das temperaturas em um modelo difusivo tridimensional. Obtém-se as propriedades para amostras de PVC e aço inox 304.
Palavras-chave: determinação propriedades térmicas; problemas inversos; otimização; condução de calor tridimensiona