UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET

Departamento de Engenharia Qumica Fenmenos de Transportes 5

Professora Patrcia Moreira Lima

Determinao da Condutividade Trmica em

Sistemas Particulados

So Carlos Maio/2015

Integrantes:

Guilherme Leal 496529

Henrique Natori 414980

Matheus Veiga 496723

Pablo Estima 415090

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET

1. Objetivo

A partir da medida do perfil de temperatura, busca-se determinar a condutividade trmica de um sistema constitudo por um meio poroso, assumindo regime permanente dentro desse sistema. Com o perfil experimental, deve-se compara-lo ao perfil terico oriundo do modelo proposto, para isso necessrio determinar o valor terico da condutividade trmica efetiva do sistema heterogneo formado pelo meio.

2. Resultados e Discusses

A partir da medida do perfil de temperatura nos diferentes pontos do tubo, foi possvel construir a Tabela 1 abaixo:

Tabela 1 - Dados obtidos experimentalmente

Posio radial

T []

1 1 76 2 1,3 66 3 1,6 58 4 1,95 55 5 2,1 54

Para ser possvel a comparao dos valores de coeficiente trmico, foi necessrio a construo do grfico dos dados experimentais anteriores, como mostrado na Figura 1.

Figura 1 - Grfico para obteno do coeficiente angular

y = 32.212x

0

5

10

15

20

25

30

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

T int

-T [

C]

ln(r/rint)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET

Realizando uma aproximao linear com os pontos obtidos, foi possvel obter o coeficiente angular da reta. Sendo este em .

= 32,212

Para calcular o foi utilizada a equao 1: = 2... (1)

Com os dados j conhecidos, temos a tabela 2.

Tabela 2 - Parmetros para a obteno do

Q 50,2 W L 0,6 m 32,212

Com isso, kexperimental = 0,413385 Wm. Para poder comparar os coeficientes, calculou-se o kteorico, a partir da equao

2 abaixo:

= + (1 ). 1+(1).1 ..2

3.1

2 (2)

Sendo,

=

(3)

Onde ks a condutividade trmica do slido, kf a condutividade trmica do fluido e a porosidade do material. Tratando o material como areia seca, na temperatura ambiente (293K), temos que os valores dos parmetros so:

Tabela 3 - Parmetros para a obteno do ks 0,283 Wm. K k f 0,026 Wm. K 0,4

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET Dessa forma temos,

= 0,283 . C0,026 . C = 10,88462

= 0,145533 . C Por fim, podemos calcular o desvio relativo dos coeficientes:

= 0,413385 0,145533 0,413385 = 0,6479 = 64,79% O alto valor para o desvio, pode ser explicado, partindo do pressuposto da validade dos conceitos tericos adotados, por erros nos valores medidos. No dia do experimento, alguns dos valores de temperatura, de um dos 3 tubos, estavam inconsistentes, apresentando possveis erros na montagem dos sistemas, podemos assumir tambm que os valores da condutividade trmica do slido ou do fluido no correspondem aos reais.

3. Memorial de Clculo

Clculo da condutividade trmica experimental:

= 2.. .

= 50,2 2.. 0,6 . 32,212 = 0,413385 .

Clculo da condutividade trmica terica:

=

= 0,283 . C0,026 . C = 10,88462

= + (1 ). 1 + ( 1). 1 . . 2 3 . 1 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET

0,026 . C = 0,4 + (1 0,4). 1 + (10,88462 1). 0,4 10,88462 110,88462 . 0,40,4. 2 0,43 . 10,88462 110,88462 2

= 0,145533 . C Clculo do desvio relativo entre as condutividades trmicas calculadas:

=

= 0,413385 0,145533 0,413385 = 0,6479 = 64,79%

4. Referncias Bibliogrficas

GUBULIN, J. C. (1984). Transferncia de Calor em Meios Porosos: Um Esquema Prtico Operacional Visando Aplicaes, Anais do XII Encontro sobre Escoamento em Meios Porosos, v.2 24 a 26 de outubro, 1984. UEM, Maring, p.245

Departamento de Engenharia QumicaFenmenos de Transportes 5