Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prática de laboratório isolamento térmico.
Tipologia: Trabalhos
1 / 9
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Departamento de Engenharia Mecânica
Graduação em Engenharia Mecânica
José Barcelos Lima Junior
Nicole Catharine de Paiva
Matheus Filipe da Silva
Isolamento Térmico
Belo Horizonte
José Barcelos Lima Junior
Nicole Catharine de Paiva
Matheus Filipe da Silva
Isolamento Térmico
Relatório apresentado na disciplina de
Laboratório de Termodinâmica e Transferência
de Calor do curso de Engenharia Mecânica da
Pontifícia Universidade Católica de Minas
Gerais.
Orientador: Prof. Gustavo Fonseca de Freitas Maia.
Belo Horizonte
O objetivo deste experimento consiste na determinação experimental da condutividade
térmica do polietileno expandido, o coeficiente de transferência de calor entre a superfície
externa do isolante e ambiente e o raio crítico de isolamento.
Para a realização deste experimento, que têm em vista determinar experimentalmente as
propriedades térmicas do polietileno expandido, foram utilizados Termopares do tipo T, fixados
na superfície interna e externa do polietileno, a fim de obter as temperaturas no isolante,
observar a condução de calor unidirecional em regime permanente em sistemas radias e definir
a condutividade térmica, o coeficiente de transferência de calor e o raio critico de isolamento
do polietileno expandido.
2. 1 Termopar Tipo T
Os termopares, ou pares termoelétricos, são dispositivos sensores que funcionam a partir
de uma diferença de potencial entre dois metais unidos que são submetidos a uma determinada
temperatura. O termopar tipo T, constituído de cobre e constantan, é ideal para medir
temperaturas de - 200 °C a 37 0 °C. Ele possui uma ótima precisão, sendo recomendado para uso
em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes ou no vácuo.
Figura 0 1 : Termopar tipo T
Tendo em vista que os termopares não apresentam uma relação linear entre a força eletromotriz
em função da temperatura, é necessário a utilização de uma equação polinomial, onde os
valores de coeficientes variam de acordo com o termopar de referência. Para o termopar tipo
T, é utilizada a seguinte equação:
𝑇(°𝐶) = 0.10086091 + 25727.94369 ∗ 𝐸 − 767345.8295 ∗ 𝐸 2 + 78025595.81 ∗ 𝐸 3 − 9247486589 ∗
5
𝐸^4 + 6.97688 ∗ 10^11 ∗ 𝐸^5 − 2.66192 ∗ 10^13 ∗ 𝐸^6 + 3.94078 ∗ 10^14 ∗ 𝐸^ 7 ( 1 )
Onde:
E = Força eletromotriz (aferida + T ambiente), em Volts;
2.2 Isotubo de Polietileno Expandido
Os Isotubos são tubos de alta densidade, aglomerados com resinas especialmente desenvolvidas.
Recomendados para altas, médias e baixas temperaturas, em isolamentos térmicos de
tubulações, flanges, válvulas e conexões.
Os Isotubos de Polietileno Expandido, são resultado da expansão de células de Polietileno, uma
resina termoplástica parcialmente cristalina e flexível, obtida através da polimerização do
etileno.
Figura 02: Isotubo de Polietileno Expandido
3.1 Materiais utilizados
7
Figura 05: Desenho esquemático da montagem.
Com o aquecimento elétrico ligado, após o sistema entrar em regime permanente, foram
registrados os valores obtidos pelos medidores na tabela de dados, para cada termopar indicado.
Os dados dos termopares foram representados por valores de tensão, se fazendo necessário para
a conversão o uso da equação (1). Também foi necessário apurar a temperatura ambiente, para
isso foi utilizada uma termorresistência de platina (PT-100), cujos dados obtidos foram
representados em valores de resistência, se fazendo necessário a conversão pela fórmula:
Onde:
A fim de obter a potência elétrica (W), com o sistema em regime permanente, foi registrado na
tabela de dados a diferença de potencial (V) e a corrente elétrica (A) que alimentou o sistema.
4.1 Fórmulas e Cálculos
Lei de resfriamento de Newton:
Fórmula 1: 𝑞′′ = h ⋅
∞
8
Lei de Fourier
Fórmula 2 : 𝑞 = −𝑘 ∗ 𝐴 ∗
𝑑𝑇
𝑑𝑥
Cálculos do coeficiente de transferência convectiva de calor, fluxo de calor,
condutividade térmica e raio crítico:
Taxa transferência de calor = potência gerada
q = 11,63 W
q” = q/A = 11,63/0,1507 = 77,1238 W/m²
k = q * ln(r1/r2) / (T * 2 = 0, 03441 W/ (m.°C)
h = q’’ /(Ts - 𝑇
∞
h = 2 , 66 W/m^2.°C
r crit
= k/h = 0,3441/2,66 = 0,127 m ∴ r crit >
r cilindro
4.2 Dados obtidos
Tabela 1 - Temperaturas no isolante
Tabela 2 - Potência elétrica
4.4 Análise dos resultados
Tendo sido obtido as leituras de temperaturas ao longo da barra condutora e se obtendo
os valores da taxa de temperatura cedida ao ambiente, é viável a afirmação de que tal taxa é
constante e que os coeficientes de condução e convecção estão dentro do esperado. Foi
observado que os valores de temperatura medidos mais próximos à extremidade da barra
demostram uma diferença em comparação com a medição realizada mais ao centro da barra,
porém, para desconsiderar essa diferença, foi realizada uma média dos valores e estas foram
Posição dos termopares Força eletromotriz (mv) Temperatura (°C)
3 0.551 39.
5 0.618 41.
7 0.529 39.
2 1.257 56.
4 1.203 54.
6 1.211 55.
Diferença de potencial (V) Corrente elétrica (A) Potência elétrica (W)
17.1 0.68 11.
