Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 6º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 53c
Um aquecedor elétrico delgado, dissipando , encontra-se imprensado entre duas placas, com espessura de 25 mm, cujas superfícies expostas trocam calor por convecção com um fluido a As propriedades termofísicas do material das placas são .
(a) Em coordenadas T — x, esboce a distribuição de temperaturas no regime estacionário para . Calcule os valores das temperaturas nas superfícies, , e no plano central, . Identifique essa distribuição como Caso 1 e explique suas características marcantes.
(b) Considere condições nas quais haja uma perda de refrigerante e a existência de uma condição aproximadamente adiabática na superfície . Nas coordenadas usadas na parte (a), esboce a distribuição de temperaturas no regime estacionário correspondente e indique as temperaturas em . Identifique essa distribuição como Caso 2 e explique suas características marcantes.
(c) Com o sistema operando como descrito na parte (b), a superfície também passa por uma perda súbita de resfriamento. Essa situação perigosa passa despercebida por 15 minutos, quando então a potência do aquecedor é desativada. Considerando a inexistência de perda de calor pelas superfícies das placas, qual é a distribuição de temperaturas nas placas após um longo período de tempoEsta distribuição é uniforme e em estado estacionário. No seu esboço, mostre essa distribuição como Caso 3 e explique suas características marcantes. Sugestão: Aplique a exigência de conservação de energia em um intervalo de tempo como base, Equação 1.11b, usando as condições inicial e final correspondendo aos Casos 2 e 3, respectivamente.
(d) Em coordenadas , esboce o histórico da temperatura, nas posições das placas , ao longo do período transiente entre as distribuições dos Casos 2 e 3. Onde e quando a temperatura no sistema atinge um valor máximo?
Passo 1
Falaaaa moçadinha, show de bola?
Como diz o Homem de ferro “Eu tenho um plano. Ataque!”
Bora atacar esse problemaaaaaaa junto comigoo.
(c) Vamos considerar o volume de controle dentro de
Calculando o fluxo de energia gerado no volume de controle
Do caso 2, vamos escrever a equação de temperatura em termos de x de
Do caso 2, vamos escrever a equação da temperatura em termos de x de
Passo 2
Vamos calcular o fluxo de energia inicial no volume de controle
Agora iremos fazer as devidas substituições numéricas
Passo 3
Vamos calcular o fluxo de energia final no volume de controle
Conservando a energia dentro do volume de controle
Portanto, a temperatura em estado estacionário no volume de controle é
Passo 4
Vamos traçar a distribuição de temperatura de
“Às vezes é preciso aprender a correr antes de começar a andar”
Resposta
Resposta nos passos.