Resfriamento de um cilindro de aço: estudo experimental da convecção e radiação do calor

Abstract

Nesse trabalho é descrito um experimento quantitativo destinado a avaliar a transferência de calor durante o resfriamento de um cilindro de aço e comparar os resultados experimentais com valores previstos em modelos de convecção e radiação do calor. Além de executar os ensaios, o aluno é requisitado a confeccionar uma planilha eletrônica que detalha os cálculos realizados e avalia a consistência dos resultados. O experimento foi concebido para ser facilmente implementado em aulas práticas de cursos de graduação; e, nesse intuito, buscou-se utilizar materiais e equipamentos que viabilizem a realização de ensaios simples e de fácil execução. Os resultados obtidos são satisfatórios e propiciam uma análise quantitativa sobre os mecanismos envolvidos na transferência de calor num sistema físico real.

Panorama Dos Artigos Sobre Atividades Experimentais Publicados Na Revista Brasileira De Ensino De Física No Período Compreendido Entre 2002 E 2017

“…Uma técnica para determinação do calor específico em sólidos e líquidos foi proposta por Pereira e colaboradores (2003). Na mesma área de estudo, também foi apresentado um experimento quantitativo para o estudo da transferência de calor (Garcia et al, 2017) que ocorre durante o resfriamento de um cilindro de aço.…”

Experimento didático de baixo custo para determinação do perfil de temperatura de uma aleta exposta ao ar ambiente

“…Em trabalhos, envolvendo a dissipação de calor em um objeto sólido aquecido e exposto ao ar ambiente, sob convecção natural, quando se despreza a contribuição radiante na transferência do calor, o coeficiente convectivo de transferência de calor obtido experimentalmente pode ser significativamente maior que seu valor teórico, sendo tipicamente superior a 30% (MIRANDA JÚNIOR; GONÇALVES, 2016). De outra forma, quando se incorpora a contribuição radiante no cômputo do calor transferido na interface sólida, as diferenças são significativamente menores, sendo tipicamente inferiores a 20% (GARCIA et al, 2017).…”

Experimento Acadêmico: Aplicação Do Método De Diferenças Finitas Para a Análise Do Resfriamento De Uma Beterraba Cozida

“…Para expressar os fenômenos de transferência de calor, é necessário conhecer o conceito de "fluxo de calor". Esse fluxo é representado pelo símbolo q'' e é definido como a quantidade de calor transferido por unidade de área perpendicular à direção da transferência (DA ROSA et al, 2016;GARCIA et al, 2017).…”

“…Essa forma de transferência de calor ocorre quando uma superfície de certa temperatura entra em contato com um fluido em movimento de temperatura diferente (INCROPERA et al, 2008). O fluxo de calor por convecção (q''conv) é descrito pelo produto entre o coeficiente de transferência de calor por convecção (h), [Wm -2 K -1 ], e a diferença entre as temperaturas da superfície em questão (T s ) e do fluido circundante (T ∞ ), ou seja, (GARCIA et al, 2017):…”

“…O corpo que emite a máxima radiação possível é chamado de radiador ideal. O fluxo de transferência de calor por radiação (q''rad) é descrito pela lei de Stefan-Boltzmann, dada por (GARCIA et al, 2017):…”