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Influência de vibrações transversais sobre as trocas térmicas por convecção natural entre ar e a face superior de uma placa horizontal (1970)

  • Author:
  • USP affiliated author: BRUNELLO, GIOVANNI - EP
  • School: EP
  • Sigla do Departamento: PQI
  • Subject: VIBRAÇÕES
  • Language: Português
  • Abstract: No projeto de qualquer equipamento em que haja trocas térmicas entre dois fluidos separados por parede, um dos objetivos consiste em se obter a menor área possível; para isto, devem-se estabelecer condições que levem a coeficientes de convecção tão elevados quanto possível. Como é sabido, no escoamento turbulento esses coeficientes são bem maiores que no laminar e crescem quando a turbulência se aproxima da parede, ou seja, quando o número de Reynolds aumenta. Entretanto, problemas de perda de carga limitam, em geral, os valores da velocidade. Procurou-se, então, aumentar as trocas térmicas por meio de certos tipos de aletas, asperidades ou mesmo pás se movendo sobre a superfície. Quanto ao efeito de asperidades, resumos podem ser vistos em Brunello (1956 e 1959). Nos últimos anos, tem atraído bastante a atenção a possibilidade de se aumentar a turbulência do fluido por meio de pulsações ou vibrações acústicas impostas a ele ou de vibrações mecânicas aplicadas à superfície; embora, devido possivelmente a interações ainda desconhecidas, haja pesquisadores que encontraram efeito pequeno ou mesmo negativo, na maioria dos casos há aumento apreciável das trocas térmicas (ver, por exemplo, Lemlich, 1961); há, mesmo, autores que preveem, para um futuro próximo, o uso industrial das vibrações, com a finalidade de diminuir as dimensões dos trocadores de calor (Fand e Peebles, 1961; Hooper, 1964). Não só as trocas térmicas aumentam com as vibrações, mas, também, as trocas de matéria que ocorrem em várias Operações da Indústria Química, tais como evaporação, secagem, sublimação, dissolução, absorção de gases, extração líquido-líquido, destilação, dessalinização da água (Lemlich e Hwu, 1961; Lombardi e Krasuk, 1967; Richardson, 1967). Este método é de desenvolvimento muito recente, conforme seconclui das seguintes observações de Lemlich. Em 1955, escreveu: “Of the many variables that effect the rate of heat transfer, the effects associated with vibration are among the least known” (Lemlich, 1955); seis anos mais tarde o mesmo pesquisador (Lemlich e Hwu, 1961) dizia: “In recent years there has been a growing interest in the effect of vibration or pulsation on Transport Phenomena. This has been evidenced by the increasing number of papers which have appeared on the subject”. De fato, só no campo da convecção térmica sem mudança de fase, encontramos mais de 170 citações bibliográficas, sendo que 75% delas se referem a trabalhos realizados no último decânio; cerca de 25 constituíram teses. Além disto, evidenciando a importância do assunto, vários estudos foram realizados em Institutos de Pesquisa da Força Aérea dos Estados Unidos(Richardson, 1967a). No campo da Transmissão de Calor, já se aplicaram vibrações mecânicas e acústicas, transversais e longitudinais, nos seguintes casos: a) convecção forçada sobre placa plana; b) convecção forçada em escoamento dentro de tubos; c) trocadores de calor completo; d) convecção natural sobre superfícies verticais; e) convecção natural sobre cilindros horizontais e verticais; f) ebulição. Em pesquisas anteriores (Brunello e Brun, 1955; Brunello, 1956a; Brunello, 1956; Brunello, Brun e Vernotte, 1956; Brunello, 1959) já nos preocupamos com problema de aumentar as trocas térmicas entre fluido e superfície sólida:trabalhamos com paredes rugosas. Passamos, agora ao estudo da influência de vibrações mecânicas transversais sobre o calor trocado entre ar em repouso e a face superior de placa plana horizontal aquecida. Não encontramos na literatura nenhuma pesquisa relativa a este caso. A placa usada é quadrada; medimos, inicialmente, o fluxo de calor sem vibrações para ter ideia da precisão das medidas e, também, obter dados que possam ser adicionados aos já existentes, bastante antigos e em número reduzido. Em seguida, pesquisamos a influência de vibrações transversais de intensidade crescente. A descrição dos estudos e ensaios foi dividida em quatro capítulos. O primeiro contém um resumo do que encontramos na literatura a respeito da convecção natural sobre superfície horizontal e do efeito de vibrações na Transmissão de Calor. A descrição da aparelhagem usada e dos métodos de medida se acha no capítulo 2. Aí é discutida, também, a precisão das determinações. No capítulo seguinte, apresentamos os resultados e os comparamos, quando possível, com os existentes. Finalmente, no último capítulo, discutimos esses resultados, procurando sua interpretação e obter conclusões.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 19.11.1970

  • How to cite
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    • ABNT

      BRUNELLO, Giovanni. Influência de vibrações transversais sobre as trocas térmicas por convecção natural entre ar e a face superior de uma placa horizontal. 1970.Universidade de São Paulo, São Paulo, 1970.
    • APA

      Brunello, G. (1970). Influência de vibrações transversais sobre as trocas térmicas por convecção natural entre ar e a face superior de uma placa horizontal. Universidade de São Paulo, São Paulo.
    • NLM

      Brunello G. Influência de vibrações transversais sobre as trocas térmicas por convecção natural entre ar e a face superior de uma placa horizontal. 1970 ;
    • Vancouver

      Brunello G. Influência de vibrações transversais sobre as trocas térmicas por convecção natural entre ar e a face superior de uma placa horizontal. 1970 ;


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