Estudo Dirigido - Condução Transiente - Transmissão de Calor

Transmissão de Calor - 2020/1 ESTUDO DIRIGIDO sobre Condução Transiente Nome: ____________________________________________________Matrícula: ______________________Turma: ________________ QUESTÃO 1. Longas barras cilíndricas metálicas (k=52 W/mK, cP≈1200 J/kgK, ≈8000 kg/m3), com 50 mm de diâmetro, são submetidas a um tratamento térmico em um forno (T∞ =750 oC, h =125 W/m2K – não considerar as trocas radiativas da barra!). As barras entram no forno a 50 oC ( Ti ), e a temperatura de seu eixo deve chegar a 600 oC ( r = 0 ), antes de saírem. Parte I - Método da Capacitância Global: a) calcular o número de Biot pelo método da capacitância global. Se Bi < 0.1, calcular o tempo de permanência das barras no forno. Parte II - Condução Unidimensional, em Regime Transiente - T(r,t): a) calcular o número de Biot para o problema térmico; b) estimar o tempo de permanência das barras no forno; c) estimar a temperatura da superfície das barras. Parte III – Conclusões a) Como se comparam os tempos previstos nas Partes I e II? QUESTÃO 2. Condução bidimensional em regime transiente. Considere o problema térmico das barras apresentado na Questão 1. Assuma, agora, que as barras tenham um comprimento de 200 mm. No forno ocorrem as mesmas condições convectivas no forno (T∞ , coeficiente convectivo uniforme em torno da barra) da questão anterior. a) As barras podem ser idealizadas como um cilindro infinito? b) O problema da condução bidimensional transiente na barra pode ser tratado com base em soluções unidimensionais? Justifique. c) Represente graficamente a distribuição de temperaturas no eixo da barra após o tempo de permanência calculado na Parte II da Questão 1. d) Quais suas conclusões?