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Condução térmica
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O transporte de calor consiste em dois processos que se alternam. Por um lado, há a condução através de um meio e, por outro, a transferência de calor de um meio para outro.
O transporte através de um meio envolve a transferência de calor para o meio, seguida pela condução através dele e, finalmente, a transmissão de calor para fora do meio. Em meios mais complexos, devem ser consideradas múltiplas etapas de condução e transferência entre diferentes meios. Se o calor é gerado ou absorvido em um dos meios, considera-se a condução a partir ou em direção a essa fonte ou dissipador de calor.
ID:(313, 0)
Geometria e dependência de material
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Um dos fatores-chave que determina quanto calor pode ser conduzido através de um sólido ou líquido é a sua seção transversal, ou seja, a quantidade de cadeias de átomos disponíveis. Quanto mais dessas cadeias tivermos, maior será nossa capacidade de transporte de calor.
No entanto, o comprimento dessas cadeias pode ser contraproducente. À medida que a cadeia de molas se torna mais longa, nossa capacidade de transmitir calor diminui, uma vez que mais átomos precisam ajustar suas amplitudes de oscilação.
Se representarmos isso com la seção ($S$) e o comprimento do conductor ($L$), o diagrama assume a seguinte forma:
Por fim, a capacidade do meio e do material de transportar calor, descrita pelos coeficientes o coeficiente de transmissão interna ($\alpha_i$) e o coeficiente de transmissão externa ($\alpha_e$), e la condutividade térmica ($\lambda$), explica como o calor se desloca em resposta a la diferença de temperatura ($\Delta T$) criado pela diferença entre la temperatura interna ($T_i$) e la temperatura externa ($T_e$):
Isso é calculado da seguinte forma:
| $ \Delta T = T_i - T_e $ |
ID:(15235, 0)
Condução de calor
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A condução de calor foi modelada pela primeira vez por Jean Baptiste Joseph Fourier [1], que estabeleceu que la taxa de fluxo de calor ($q$), definido por la calor transportado ($dQ$), la variação de tempo ($dt$) e la seção ($S$), é expressa pela:
| $ q \equiv \displaystyle\frac{1}{ S }\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }$ |
Esta teoria também está relacionada a la seção ($S$), o comprimento do conductor ($L$), la diferença de temperatura no condutor ($\Delta T_0$) e la condutividade térmica ($\lambda$), conforme mostrado em:
| $ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $ |
e é ilustrada pelo seguinte diagrama:
[1] "Théorie Analytique de la Chaleur" (A Teoria Analítica do Calor), Jean Baptiste Joseph Fourier, 1822.
ID:(15236, 0)
Modelo
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Parâmetros
Variáveis
Cálculos
para 
, depois, selecione a variável: 
para 
Cálculos
Cálculos
Variáve 
Dado Calcular 
Objetivo : Equação A ser usado 
Equações
$ \Delta T_0 = T_{is} - T_{es} $
DT_0 = T_is - T_es
$ q \equiv \displaystyle\frac{1}{ S }\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }$
q = dQ /( S * dt )
$ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $
q = lambda * DT_0 / L
$ q =\displaystyle\frac{ \lambda }{ r_e \ln\left(\displaystyle\frac{ r_e }{ r_i }\right)} \Delta T_0 $
q = lambda *ln( r_e / r_i )* DT_0 / r_e
$ S = 2 \pi r_e L $
S = 2* pi * r_e * L
$ T_z = T_{is} + ( T_{es} - T_{is} )\displaystyle\frac{ z }{ L }$
T_z = T_is + ( T_es - T_is )* z / L
$T_r=\displaystyle\frac{\ln\left(\displaystyle\frac{r}{r_i}\right)}{\ln\left(\displaystyle\frac{r_e}{r_i}\right)}(T_{es}-T_{is})+T_{is}$
T(r)=(ln(r/r_i)/ln(r_e/r_i))(T_es-T_is)+T_is
ID:(15334, 0)
Diferença de temperatura de superfície
Equação
No caso de um sólido e de maneira semelhante para um líquido, podemos descrever o sistema como uma estrutura de átomos ligados por algo que se comporta como uma mola. Quando ambas as extremidades têm temperaturas de uma diferença de temperatura no condutor ($\Delta T_0$), com la temperatura da superfície interna ($T_{is}$) e la temperatura da superfície externa ($T_{es}$):
| $ \Delta T_0 = T_{is} - T_{es} $ |
ID:(15120, 0)
Fluxo de calor
Equação
O La taxa de fluxo de calor ($q$) é definido com base em la calor transportado ($dQ$) passando por la seção ($S$) em la variação de tempo ($dt$):
| $ q \equiv \displaystyle\frac{1}{ S }\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }$ |
ID:(3482, 0)
Distribuição de temperatura
Equação
La temperatura no raio r ($T_r$) é uma função de o rádio ($r$) que com o raio interno ($r_i$), la temperatura da superfície interna ($T_{is}$), o rádio ao ar livre ($r_e$) e < var>5214 é:
| $ T_z = T_{is} + ( T_{es} - T_{is} )\displaystyle\frac{ z }{ L }$ |
ID:(15747, 0)
Cálculo da condução de calor
Equação
O fluxo de calor ($q$) é uma função de la condutividade térmica ($\lambda$), o comprimento do conductor ($L$) e la diferença de temperatura no condutor ($\Delta T_0$):
| $ q = \displaystyle\frac{ \lambda }{ L } \Delta T_0 $ |
ID:(7712, 0)
Distribuição radial de temperatura no tubo
Equação
La temperatura no raio r ($T_r$) é uma função de o rádio ($r$) que com o raio interno ($r_i$), la temperatura da superfície interna ($T_{is}$), o rádio ao ar livre ($r_e$) e < var>5214 é:
| $T_r=\displaystyle\frac{\ln\left(\displaystyle\frac{r}{r_i}\right)}{\ln\left(\displaystyle\frac{r_e}{r_i}\right)}(T_{es}-T_{is})+T_{is}$ |
A variação temporal do fluxo de calor $\dot{Q}$ em coordenadas polares, onde $r$ representa o raio e la condutividade térmica ($\lambda$) é:
$\dot{Q}=-\lambda\displaystyle\frac{1}{r}\displaystyle\frac{\partial}{\partial r}\left(r\displaystyle\frac{\partial T}{\partial r}\right)$
Quando o fluxo é estacionário, sua derivada temporal é zero e a equação se reduz a zero. A solução desta equação, dadas as condições de contorno onde as temperaturas em o raio interno ($r_i$) são la temperatura da superfície interna ($T_{is}$) e em o rádio ao ar livre ($r_e$) são la temperatura da superfície externa ($T_{es}$), é descrita como:
| $T_r=\displaystyle\frac{\ln\left(\displaystyle\frac{r}{r_i}\right)}{\ln\left(\displaystyle\frac{r_e}{r_i}\right)}(T_{es}-T_{is})+T_{is}$ |
ID:(7741, 0)
Fluxo de calor do tubo
Equação
La taxa de fluxo de calor ($q$) está com la diferença de temperatura no condutor ($\Delta T_0$), la condutividade térmica ($\lambda$), o raio interno ($r_i$) e o rádio ao ar livre ($r_e$) é:
| $ q =\displaystyle\frac{ \lambda }{ r_e \ln\left(\displaystyle\frac{ r_e }{ r_i }\right)} \Delta T_0 $ |
ID:(7742, 0)
Superfície do tubo
Equação
La seção ($S$) é uma função de o comprimento do conductor ($L$) e o rádio ao ar livre ($r_e$) é:
| $ S = 2 \pi r_e L $ |
ID:(15748, 0)