Enunciado

Reconsidere o P r o b .   5 - 25 . Usando EES (ou outro programa), investigue o efeito da temperatura da base da aleta sobre a temperatura na ponta e sobre a taxa de transferência de calor a partir da aleta. Deixe a temperatura na base da aleta variar de 100 ° C a 200 ° C . Trace a temperatura da ponta da aleta e a taxa de transferência de calor em função da temperatura da base e discuta os resultados.

Passo 1

Realizando o algoritmo em duas partes, uma sendo dados e outra analise temos que:

"DADOS"

k=180 [W/m-C]

L=0.05 [m]

b=0.01 [m]

w=1 [m]

T_0=180 [C]

T_amb=25 [C]

h=25 [W/m^2-C]

T_cir=290 [K]

M=6

epsilon=0.9

tan(theta)=(0.5*b)/L

sigma=5.67E-8 [W/m^2-K^4] “constante de Stefan-Boltzmann"

"ANÁLISE"

"letra (a)"

DELTAx=L/(M-1)

"equacionamento a partir do método das diferenças finitas"

“nó 1”

(1-0.5*DELTAx/L)*(T_0-T_1)+(1-1.5*DELTAx/L)*(T_2-T_1)+(h*DELTAx^2)/(k*L*sin(theta))*(T_amb-T_1)+(epsilon*sigma*DELTAX^2)/(k*L*sin(theta))*(T_cir^4-(T_1+273)^4)=0

“nó 2”

(1-1.5*DELTAx/L)*(T_1-T_2)+(1-2.5*DELTAx/L)*(T_3-T_2)+(h*DELTAx^2)/(k*L*sin(theta))*(T_amb-T_2)+(epsilon*sigma*DELTAX^2)/(k*L*sin(theta))*(T_cir^4-(T_2+273)^4)=0

“nó 3”

(1-2.5*DELTAx/L)*(T_2-T_3)+(1-3.5*DELTAx/L)*(T_4-T_3)+(h*DELTAx^2)/(k*L*sin(theta))*(T_amb-T_3)+(epsilon*sigma*DELTAX^2)/(k*L*sin(theta))*(T_cir^4-(T_3+273)^4)=0

“nó 4”

(1-3.5*DELTAx/L)*(T_3-T_4)+(1-4.5*DELTAx/L)*(T_5-T_4)+(h*DELTAx^2)/(k*L*sin(theta))*(T_amb-T_4)+(epsilon*sigma*DELTAX^2)/(k*L*sin(theta))*(T_cir^4-(T_4+273)^4)=0

“nó 5”

2*k*DELTAx/2*tan(theta)*(T_4-T_5)/DELTAx+2*h*(0.5*DELTAx)/cos(theta)*(T_amb-T_5)+2*epsilon*sigma*(0.5*DELTAx)/cos(theta)*(T_cir^4-(T_5+273)^4)=0

T_ponta=T_5

"letra (b)"

Q_ponto_aleta=C+D "onde"

C=h*(w*DELTAx)/cos(theta)*((T_0-T_amb)+2*(T_1-T_amb)+2*(T_2-T_amb)+2*(T_3-T_amb)+2*(T_4-

T_amb)+(T_5-T_amb))

D=epsilon*sigma*(w*DELTAx)/cos(theta)*(((T_0+273)^4-T_cir^4)+2*((T_1+273)^4-T_cir^4)+2*((T_2+273)^4-

T_cir^4)+2*((T_3+273)^4-T_cir^4)+2*((T_4+273)^4-T_cir^4)+((T_5+273)^4-T_cir^4))

Passo 2

Realizando a tabela e preenchendo com as interações:

Logo abaixo a representação gráfica:

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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