( ) 123. Considere a superfície da carcaça de um motor em funcionamento. Cite três maneiras de se aumentar a TC para retirada de calor da superfície quente, apontando a viabilidade de cada destaque.
Passo 1
O enunciado pede três maneiras de aumentar a taxa de troca de calor (TC) da carcaça quente de um motor. Em geral, para a convecção usamos a fórmula
onde
é o coeficiente convectivo,
é a área exposta e
é a diferença de temperatura entre superfície e fluido. Além disso, há troca por radiação que depende da emissividade
. Para melhorar a retirada de calor, podemos agir em cada um desses parâmetros.
Passo 2
Aumentar o coeficiente convectivo
via convecção forçada. Por exemplo, instalar um ventilador ou direcionar fluxo de ar mais rápido sobre a carcaça, ou ainda promover turbulência com superfícies ligeiramente rugosas. Isso eleva
significativamente.
Passo 3
Aumentar a área efetiva
adicionando aletas (fins) à carcaça. As aletas aumentam a superfície em contato com o ar sem alterar muito a temperatura da carcaça, melhorando a dissipação térmica.
Passo 4
Elevar a troca por radiação aumentando a emissividade
da superfície. Pintar ou revestir a carcaça com tinta negra de alta emissividade faz crescer a componente radiativa do calor perdido.
Resposta
(1) Convecção forçada (fan, sopro de ar ou turbuladores) – viabilidade alta, pois é amplamente usado em motores, só requer energia extra para o ventilador.
(2) Aletas (fins) – viabilidade média, pois aumentam peso e custo de fabricação, mas são muito eficazes em motores a ar.
(3) Revestimento de alta emissividade – viabilidade alta e baixo custo, mas o ganho radiativo é menor que o convectivo.
(2) Aletas (fins) – viabilidade média, pois aumentam peso e custo de fabricação, mas são muito eficazes em motores a ar.
(3) Revestimento de alta emissividade – viabilidade alta e baixo custo, mas o ganho radiativo é menor que o convectivo.