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7/29/2019 111036772 Fenomenos de Transporte II Apresentacao
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FENMENOS DE TRANSPORTE II
Mecanismos de transferncia de calor;
Equao geral do transporte molecular;
Mtodos para estimar a condutividade trmica em gases, lquidos
e slidos;
Prof Leonl Garcell Punhns
Acadmicos: Dayvison Coelho
Marjara Maquin
UNIVERSIDADE DO ESTADO AMAZONAS-UEAESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
ENGENHARIA-QUMICA
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Mecanismos de transferncia de calor
Diferena de
temperaturaEquilbrio trmico
Conduo;
Conveco;
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Mecanismos de transferncia de calor
Meio estacionrio;
Energia transmitida por meio da comunicaomolecular direta;
Conduo:
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Mecanismos de transferncia de calor
Resultado da transferncia de calor entre uma superfcie oufludo em movimento;
Sem conduo no h conveco;
Energia pode ser transmitida atravs do movimento globaldo fludo;
Pode ser simples (natural) ou forada;
Conveco:
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Mecanismos de transferncia de calor
Em uma interface slido-fluido, a densidade de fluxo decalor por conveco que se transfere, do slido para o
fluido ou vice e versa, pode ser expressa por:
Sendo ho coeficiente de transferncia de calor, e (T)a diferencia de temperatura entre o slido e a mdia dofluido, (Tw - Tb). O coeficiente h representa a resistnciado fluido transferncia de calor.
Conveco:
q = h (T)
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Mecanismos de transferncia de calor
Tipo de transporte de calor, no qual o movimento dofluido no gerado por qualquer fonte externa;
Energia trmica gerada apenas por diferenas dedensidade no fluido ocorrendo devido a gradientes detemperatura;
Conveco Simples (natural):
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Mecanismos de transferncia de calor
Tipo de transporte de calor, no qual o movimento do fluido gerado por alguma fonte externa;(como uma bomba, ventilador,dispositivo de suco, etc.);
Considerada como um dos principais mtodos de transferncia de
calor til como quantidades significativas de energia trmicapodem ser transportadas de forma muito eficiente;
Mecanismo muito comumente encontrado na vida cotidiana,incluindo aquecimento central, turbinas de vapor, ar condicionadose em muitas outras mquinas;
Conveco forada:
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Lei de FourierUma parede de tijolos refratrios, em um forno, tem 20 cm de espessura e uma
condutividade trmica de
A superfcie interior, no lado da combusto, se encontra a 1000C, e a superfcie
exterior a 50C. Determinar o fluxo de calor para o exterior, atravs da parede, se
a rea de transferncia, A, desta de 10 m2.
SOLUO:
De acordo com a Lei de Fourier :
yd
Tdkq
2
7838475065,1m
Wq
Logo, pela expresso (1):
Cm
W65,1k
yd
Td
sendo (Condutividade trmica da parede)
Para determinar o valor do gradiente detemperatura
fora impulsora do fluxo decalor atravs da parede
CmW1,65
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A
kWWAqQ .4,7878380107838
densidade de fluxo de calorA superficie transversal tem um rea de 10 m2, portanto, o fluxo de calorna direo dogradiente de temperatura ser:
20,0
501000
espessura
TT
y
T
yd
Td inicialfinal
m
C
yd
Td 4750
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Clculo da condutividade Trmica de GsMonoatmico a Baixa Densidade
Estime a condutividade Trmica do oxignio a 300K e a baixa presso.
SOLUO:O peso molecular do O2 de 32,00; sua capacidade calorfica molar Cp a 300K ebaixa presso 7,019 cal/g-mol. Atravs da Tabela 1 obtemos os parmetros de
Lennard-Jones para o oxignio molecular sendo =
3,433 e /k = 113K. A 300Kento kT/ = 300/113=2,655. Na Tabela2 encontramos = 1,074. A viscosidadecalculada pela equao:
scmgTM
./10.6693,2
1
2
5
)1047()433,3(
)300).(00,32(10.6693,2
2
5
scmg ./10.065,2 5
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Pela equao de aproximao de Euken para acondutividade trmica :
KscmcalMRCpk ../)/()4
5(
Kscmcal ../)00,32/)10.065,2()484,2019,7( 4
Kscmcal ../10.14,6 5
Kscmcal ../10.35,6 5Prximo ao valor experimental de:
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Previso da condutividade Trmica de uma Misturade Gases a Baixas Densidades
Faa uma previso da condutividade trmica da seguinte mistura de gases
a 1 atm e 289K a partir de dados dos componentes puros mesma presso
e temperatura.
Espcies Frao
molar (X)
Peso
molecul
ar (M) X 10^-7(g/cm.s)
K X 10^7(Cal/cm.s.K)
CO2 1 0,133 44,010 1462 383
O2 2 0,039 32,000 2031 612
N2 3 0,828 28,016 1754 627
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M/M / X
1 1 1,000 1,000 1,000
2 1,375 0,720 0,730 0,763
3 1,571 0,720 0,727
2 1 0,727 1,389 1,394
2 1,000 1,000 1,000 1,057
3 1,142 1,158 1,006
3 1 0,637 1,200 1,370
2 0,876 0,864 0,993 1,049
3 1,000 1,000 1,000
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049,1
)10)(627)(828,0(
057,1
)10)(612)(039,0(
763,0
)10)(383)(133,0(777
k
Kscmcalk ../10.584 7
SOLUO:
Substituindo-se na equao:
n
in
j
ijj
iimes
x
kxk
1
1
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Seleo do mtodo e da equao de clculoNo caso da condutividade trmica de uma mistura gasosa, poderiam utilizar-se os mtodos (1) e (2).Pelo mtodo (1) pode utilizar-se o grfico da Fig.1. Para isso, necessrio determinar as propriedadespseudocrticas e reduzidas.
Fig. 1. Dependncia da condutividade trmica da temperatura e da presso para gases e misturas gasosas.
n
i
cic
n
i
cic
n
i
cic
i
i
i
TxT
PxP
kxk
1
1
1
'
'
'
c
r
cr
P
PP
T
TT
'
'
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Bibliografia
1)Texto bsico da disciplina: Garcell P., Daz G., Surs C., Transferencia dequantidade de movimiento, calor e massa. Ed. Pueblo y Educacin. LaHabana. Cuba. 1988.
2) Bird, B .R.; Steward, W.E. e Ligtfood, Fenmenos de Transporte (2da.
Edio). Ed. Gen LTC, Rio de Janeiro, 2004.
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Obrigado!!!