Cap. 5 - Resumo cap 5 incropera 6 Ed PDF

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Resumo cap 5 incropera 6 Ed...

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CAPÍTULO 5 Sob quais condições o método da capacitância global pode ser usado para prever a resposta transiente de um sólido a uma mudança no seu ambiente térmico? Deve-se considerar regime estacionário através da parede plana da área A, podendo-se estender o método a processos transientes. ------------Qual é a interpretação física do número de Biot? O número de Biot fornece uma medida da queda de temperatura no sólido em relação à diferença de temperaturas entre a superfície e o fluido. Se Bi >1, a diferença de temperaturas ao longo do sólido se torna muito maior do que a diferença entre a superfície e o fluido. ----------O método de análise da capacitância global é mais apropriado para ser usado em um sólido quente sendo resfriado por convecção forçada no ar ou na água? Por convecção forçada no ar ou por convecção natural no ar? Como os sólidos sendo resfriados por convecção forçada no ar e convecção natural no ar são maus condutores térmicos, o método é mais apropriado para ser utilizado neles. ----------O método de análise da capacitância global é mais apropriado para ser usado no resfriamento de um sólido quente feito de cobre ou de alumínio? No nitreto de silício ou no vidro? Se a seguinte condição for satisfeita

O erro associado à utilização do método da capacitância global é pequeno. Como o cobre tem maior condutividade térmica do que alumínio, o erro associado à utilização desse método é menor para o cobre, portanto este material é mais apropriado. Do mesmo modo, por ter maior condutividade, o nitreto de silício é mais apropriado do que o vidro. ----------Que parâmetros determinam a constante de tempo associada à resposta térmica transiente de um sólido via capacitância global? Essa resposta é acelerada ou desacelerada por um aumento no coeficiente convectivo? Por um aumento da densidade ou no calor específico do sólido? A constante de tempo associada à resposta térmica transiente de um sólido via capacitância global é determinada pela densidade do fluido, material e especificações da vizinhança. O aumento no coeficiente convectivo acelera a resposta, enquanto o aumento no calor específico o diminui. ----------Defina o número de Fourrier: Fornece a medida da efetividade relativa, com a qual um sólido armazena energia e conduz energia térmica, vinculada a um instante de tempo. ----------Para a condução unidimensional transiente em uma parede plana, em um cilindro ou em uma esfera com convecção na superfície, quais parâmetros adimensionais podem ser usados para simplificar a representação das condições térmicas? Como esses parâmetros são definidos? A representação das condições térmicas pode ser simplificada pelo uso da diferença máxima de temperatura, a espessura e o tempo. A distribuição transiente de temperatura para uma dada geometria é uma função universal de x*, F0, Bi. ----------Por que a solução semi-infinita é aplicável em qualquer geometria em tempos pequenos? A solução semi-infinita é aplicável em qualquer geometria em tempos pequenos, uma vez que todas as respostas térmicas se juntam à do sólido semi-infinito em tempos próximos ao inicial, isto é, para F0 menores do que aproximadamente 10-3. Essa consistência marcante reflete o fato de que variações de temperatura estão confinadas em finas camadas adjacentes à superfície de qualquer objeto em tempos pequenos, indiferentemente de ser a transferência de calor de interesse a interna ou a externa. ----------Qual é a interpretação física do número de Fourier? O número de Fourier é a razão entre a taxa de condução e a taxa de retenção de calor em um dado volume. ----------Que exigência deve ser satisfeita para se usar a aproximação de primeiro termo para determinar a resposta térmica transiente de uma parede plana, de um cilindro longo e de uma esfera nos quais há condução unidimensional devido a uma mudança nas condições na superfície? Em que estágio do processo transiente a exigência não é satisfeita? Nessas condições, a solução em série infinita pode ser aproximada pelo primeiro termo da série na determinação da resposta térmica transiente de uma parede plana, de um cilindro longo e de uma esfera para valores de Fo>0,2. Em tempos pequenos, variações de temperatura se limitam a camadas adjacentes à superfície de qualquer objeto. Dessa forma, a exigência de que a dependência da temperatura em relação ao tempo em qualquer ponto no interior do sistema radial seja a mesma que na linha de centro ou no ponto central não é satisfeita. ----------O que tem em comum o aquecimento ou resfriamento de uma parede plana com condições convectivas equivalentes nas duas superfícies opostas com uma parede plana aquecida ou resfriada por convecção em uma superfície isolada termicamente na outra? O problema matemático é precisamente o mesmo em ambos os casos. Essa equivalência é uma consequência do fato de que, indiferentemente de haver uma exigência de simetria ou de condição adiabática estabelecida em x*=0, a condição de contorno tem a forma d?*/dx*=0. ----------Como pode uma aproximação de primeiro termo ser usada para determinar a resposta térmica transiente de uma parede plana, de um cilindro longo ou de uma esfera submetido a uma súbita mudança na temperatura da superfície? Assim como no caso da parede plana, a dependência da temperatura em relação ao tempo em qualquer ponto no interior do sistema radial é a mesma que ocorre na linha de centro, no caso do cilindro infinito, ou no ponto central, no caso da esfera. Utilizando tal aproximação, a forma adimensional da distribuição de temperatura se transforma em: ----------Para a condução unidimensional transiente, o que está implícito pela idealização de um sólido semi-infinito? Sob quais condições pode a idealização ser usada em uma parede plana? Na idealização de um sólido semi-infinito está implícito que as temperaturas em regiões no interior do sólido, distantes de sua superfície, não são influenciadas pelas mudanças nas condições superficiais devido a sua grande espessura. Essa idealização pode ser usada em uma parede plana quando a espessura da mesma for suficientemente grande. ----------O que diferencia uma solução de diferenças finitas explícitas para um problema de condução transiente de uma solução implícita? No método explícito, a temperatura em qualquer nó em t+?t pode ser calculada a partir das temperaturas no próprio nó e nos nós vizinhos no instante anterior t . Assim, determinação de uma temperatura nodal em algum tempo é independente das temperaturas nos outros nós naquele instante. Já no método implícito todas as temperaturas são avaliadas no tempo posterior, sendo vantajoso por ser incondicionalmente estável. ----------O que significa a caracterização do método implícito de diferenças finitas como o incondicionalmente estável? Qual resfriação é colocada no método explícito para garantir uma solução estável? Isto é uma vantagem,pois a solução permanece estável para todos os intervalos de resposta de espaço e de tempo,não havendo restrições em ? X e ?t.e Para garantir uma solução estável,o valor especificado para ?T deve ser mantido abaixo de um limite,que depende do ?x e de outros parâmetros do sistema....