Estudo Dirigido - Método Numérico Aplicado à Condução de Calor - Transmissão de Calor

TRANSMISSÃO DE CALOR – 2020/1 Estudo Dirigido Sobre Método Numérico aplicado à Condução de Calor Nome: ___________________________________________________ Problema adaptado de Incropera / DeWitt / Bergman / Lavine, Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, 6ª. Edição, Editora LTC, 2008. RJ/Brasil. Longas barras cilíndricas metálicas (k=50 W/mK, cP≈500 J/kgK, ≈8000 kg/m3), com 60 mm de diâmetro, são aquecidas em um forno de convecção forçada (T∞ =750 K, h =1000 W/m2K). Condução Unidimensional, em Regime Transiente - T(r,t)- Equações de Diferenças-Finitas: a) Esboçar uma malha nodal para um distanciamento entre pontos nodais de 6 mm (r). b) Adotando o Método do Balanço de Energia, deduzir as equações de diferenças-finitas para todos os nós em “formulação explícita”. Qual o critério de estabilidade necessário? c) Adotando o Método do Balanço de Energia, deduzir as equações de diferenças-finitas para todos os nós em “formulação totalmente implícita”. d) Por quanto tempo as barras devem permanecer no forno, para que a temperatura em seu eixo central alcance 500 K, se elas entrarem à temperatura uniforme de 300 K (Ti)? Resolver pelo método explícito! e) Qual a temperatura da superfície nesse instante de tempo? f) Verificar seus resultados com base na SOLUÇÃO ANALÍTICA. Quais suas conclusões?