Eciência Global da Superfície: Transferência de Calor em Superfícies Estendidas (Aletas), Esquemas de Engenharia de Transportes

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ALETAS

Prof. Dr. Alisson Augusto Azevedo Figueiredo

14 de setembro de 2022

O que vamos estudar hoje?

(^1) Superfícies Estendidas (Aletas)

O que vamos estudar hoje?

(^1) Superfícies Estendidas (Aletas) (^2) Eciência Global da Superfície (^3) Exercícios de Aplicação

Exemplo

O cilindro do pistão do motor de uma motocicleta é construído em liga de alumínio 2024-T6, com uma altura H = 0,15 m e diâmetro externo D = 50 mm. Sob condições típicas de operação, a superfície externa do cilindro está a uma temperatura de 500 K e encontra-se exposta ao ar ambiente a 300 K, com um coeciente de convecção de 50 W/(m^2 K). Aletas anulares são fundidas integralmente com o cilindro para aumentar a transferência de calor para a vizinhança. Considere cinco dessas aletas, com espessura t = 6 mm, comprimento L = 20 mm e espaçadas igualmente. Qual o aumento na transferência de calor devido ao uso das aletas?

Considerando a transferência de calor em regime estacionário, unidimensional no sentido radial das aletas,

Considerando a transferência de calor em regime estacionário, unidimensional no sentido radial das aletas, com propriedades constantes,

Considerando a transferência de calor em regime estacionário, unidimensional no sentido radial das aletas, com propriedades constantes, desprezando a troca de calor por radiação e o coeciente de transferência de calor uniforme nas superfícies externas, têm-se: O coeciente de condutividade térmica do alumínio 2024-T6 (T = 400 K) é k = 186 (^) mKW.

Considerando a transferência de calor em regime estacionário, unidimensional no sentido radial das aletas, com propriedades constantes, desprezando a troca de calor por radiação e o coeciente de transferência de calor uniforme nas superfícies externas, têm-se: O coeciente de condutividade térmica do alumínio 2024-T6 (T = 400 K) é k = 186 (^) mKW. A taxa de transferência de calor do conjunto com as aletas é dada por

qt = hAt

NAa At

( 1 − ηa)

θb

Considerando a transferência de calor em regime estacionário, unidimensional no sentido radial das aletas, com propriedades constantes, desprezando a troca de calor por radiação e o coeciente de transferência de calor uniforme nas superfícies externas, têm-se: O coeciente de condutividade térmica do alumínio 2024-T6 (T = 400 K) é k = 186 (^) mKW. A taxa de transferência de calor do conjunto com as aletas é dada por

qt = hAt

NAa At

( 1 − ηa)

θb

O coeciente de convecção é igual a h = 50 (^) mW (^2) K e

θb = Tb − T∞ = 500 − 300 = 200 K

Características para uma aleta circular.

onde r 2 c é o raio externo corrigido da aleta circular.

Características para uma aleta circular.

onde r 2 c é o raio externo corrigido da aleta circular. No exemplo a ser solucionado têm-se que: r 1 = 25 mm = 0.025 m,

Características para uma aleta circular.

onde r 2 c é o raio externo corrigido da aleta circular. No exemplo a ser solucionado têm-se que: r 1 = 25 mm = 0.025 m, r 2 = r 1 + L = 25 + 20 = 45 mm = 0.045 m e

A área supercial da aleta circular

Aa = 2 π

r (^22) c − r 12

= 2 π

= 0. 0105 m^2

A área supercial da aleta circular

Aa = 2 π

r (^22) c − r 12

= 2 π

= 0. 0105 m^2

A área total da superfície (inclui as áreas superciais das aletas e a porção exposta da base)

At = NAa + Ab = NAa + 2 πr 1 (H − Nt) = 5 × 0. 0105 + 2 π × 0. 025 ( 0. 15 − 5 × 0. 006 ) = 0. 0716 m^2