Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 62
Considere a distribuição de temperaturas em regime estacionário no interior de uma parede composta pelos Materiais e .
O processo condutivo é unidimensional. No interior de qual material ocorre geração volumétrica de calor uniforme? Qual é a condição de contorno em ?
Como a distribuição de temperaturas se modificaria caso a condutividade térmica do Material for dobrada?
Como a distribuição de temperaturas se modificaria caso a condutividade térmica do Material for dobrada? Há uma resistência de contato na interface entre os dois materiais?
Esboce a distribuição de fluxos térmicos através da parede composta.
Passo 1
Vamos lá! primeiro vamos entender nosso problema, o problema diz que se trata de um sistema unidimensional com geração de energia, logo a troca de calor só ocorre em uma direção, vamos fazer nosso diagrama pra facilitar nossa vida.
Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)
Passo 2
Tendo tudo isso em vamos escrever nossa lei de Fourier (equação ).
Como nossa condução é unidimensional e há geração de energia, temos:
Como estamos analisando o regime permanente podemos descartar nossa parcela que varia com o tempo, assim nossa equação pra parte fica:
Agora pra nossas condições de contorno, na parte nossa temperatura não muda, então ela funciona como se fosse um isolante perfeito:
Passo 3
Usando condições de contorno do passo anterior vamos analisar como nosso fluxo varia de acordo com e .
Em a geração ocorre somente em , assim temos que mudar não afeta em nada nosso problema.
Seguindo nossa equação.
Se dobrarmos temos:
Dobrar nosso coeficiente de condutividade resulta reduzir pela metade nosso fluxo, o que é uma ideia lógica, imagina que se temos 1 segurança pra barrar pessoas que queiram passar em um portão, se dobrarmos a quantidade de seguranças vamos reduzir pela metade a quantidade de pessoas que conseguem furar o bloqueio, tendo em vista que os seguranças tem a mesma capacidade física!
Passo 4
Vamos lá! Usando os resultados das nossas condições de contorno e as análises do passo anterior temos que o comportamento do fluxo em é linear assim nosso gráfico fica.
Isso é tudo pessoal! \o/
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)