Revisão sobre Transferência de Calor e Massa II: Condução, Convecção e Irradiação

Revisão de Transferência de Calor e Massa II Formas de propagação de calor Condução Lei de Fourier 𝑄 𝑘𝐴 𝛥𝑇 𝛥𝐿 Nos sólidos basicamente ocorre o fenômeno de propagação de calor pela condução onde 𝑄 é a potência ou fluxo térmico dado em watt k é coeficiente de condutibilidade térmica dado em WmC que é equivalente a WmK A é área onde a condução está incidindo dado em m² e 𝛥𝑇 é a variação da temperatura em K ou C e 𝛥𝐿 é a espessura da parede em m Mesmo num fluxo permanente é observado que a temperatura decresce ao passo que esse fluxo adentra ao material e esse decréscimo de temperatura é linear Observação a equação apresenta um negativo apenas para definir que a temperatura inicial aquela que está na face incidente é do que na face onde se finda A equação pode ser utilizada sem o negativo porém deve compreender que a temperatura diminui ao longo da parede Convecção Lei de Newton do Resfriamento 𝑄 h A 𝛥𝑇 ou 𝑄 h A TTs ou ainda 𝑄 h A TsT Nos fluidos basicamente a forma de propagação de calor se dá pela convecção Ela ocorre devido a diferença de densidades entre o fluido que está em contato com a superfície e uma região onde há uma certa estabilidade de temperatura Essa região é chamada de vizinhança estável ou simplesmente região de temperatura infinita A temperatura não é infinita numericamente falando mas sim uma temperatura qualquer maior ou menor do que a superfície onde não é observado nenhuma variação de temperatura 𝑄 é a potência dada em W h é coeficiente de convecção ou simplesmente coeficiente de resfriamento dado em Wm²K Ts é a temperatura da superfície seja ela incidente ou emergente e T é a temperatura da região onde não é mais percebida nenhuma variação de temperatura por convecção Irradiação Lei de StefanBoltzmann A irradiação é a forma de propagação de calor que não precisa de um meio para se propagar porém ela também pode ser irradiada através dos meios materiais É uma das manifestações do espectro eletromagnético que perpassa pelos comprimentos de onda referente ao infravermelho Conforme indicado pela própria Lei qualquer corpo que não esteja no seu zero absoluto pode emitir irradiação A Lei de Stefan Boltzmann define a potência de irradiação 𝑄 𝜀 𝐴 𝜎 𝑇𝑠 4 𝑇 4 ou 𝑄 𝜀 𝐴 𝜎 𝑇𝑠 𝑇𝑇𝑠 2 𝑇 2𝑇𝑠 𝑇 𝑄 é a potência de irradiação dada em W 𝜀 é a taxa de emissão sendo um valor que pode variar de zero a 1 A é a área de irradiação dada em m² e 𝑇𝑠 𝑇 são as temperaturas na superfície e vizinhanças respectivamente e 𝜎 é a constante de StefanBoltzmann que possui o valor de 567108 Wm² K4 Em situações práticas vale observar que 𝑇𝑠e 𝑇 podem coincidir para a propagação nas formas de irradiação e convecção e por isso é usado um termo que é o hcombinado que é nada mais que a soma dos h de convecção e h de irradiação Na irradiação temos o desdobramento ao comparar 𝑄 𝜀 𝐴 𝜎 𝑇𝑠 𝑇𝑇𝑠 2 𝑇 2𝑇𝑠 𝑇 𝑄 hirradiação A 𝛥𝑇 Ao comparar as duas equações podemos obter hirradiação 𝜀 𝜎 𝑇𝑠 𝑇𝑇𝑠 2 𝑇 2 E dessa forma hcombinadohconvecçãohirradiação