Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 25
25 - Um pequeno dispositivo é usado para medir a temperatura superficial de um objeto. Uma junção de termopar, com diâmetro, está posicionada a uma distância da superfície de interesse. Os dois fios do termopar, cada um com diâmetro e comprimento , são presos a um grande manipulador que se encontra a uma temperatura .
Se o termopar registrar uma temperatura de , qual é a temperatura da superfície? As condutividades térmicas dos fios de cromel e alumel do termopar são e , respectivamente. Você pode desprezar os efeitos da radiação e convecção.
Passo 1
Considere as seguintes propriedades da TABELA A.4 "Propriedades termofísicas de gases à pressão atmosférica" do livro.
Em uma temperatura de ,temos:
Condutividade térmica, .
Considere o caso 1 "Esfera isotérmica enterrada em meio semi-infinito" da Tabela 4.1 para o fator de forma.
Aqui, o diâmetro da esfera do termopar é e a distância da superfície do objeto ao termopar é . Portanto:
Passo 2
Vamos aplicar a equação do balanço de energia para o cordão do termopar.
Aqui, a temperatura da superfície de um objeto é , a temperatura do termopar é , a temperatura do manipulador é , o diâmetro do fio do termopar é , o comprimento do fio é , a condutividade térmica do cromel é e a condutividade térmica do alumel é .
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Portanto, a temperatura da superfície do objeto é .