Experimento didático de baixo custo para determinação do perfil de temperatura de uma aleta exposta ao ar ambiente

Abstract

O artigo descreve um experimento didático de baixo custo, no qual as temperaturas numa aleta, exposta ao ambiente, convecção natural e regime permanente, são registradas com câmera termográfica. Para a realização dos ensaios, foi confeccionado um equipamento constituído por uma caixa de isopor e uma haste cilíndrica de alumínio, pintada de preto, engastada nessa caixa. A porção inserida na caixa ficou imersa em um banho de água com temperatura controlada, e o perfil de temperatura na porção exposta ao ar foi determinado. Os dados experimentais foram confrontados com valores previstos, no modelo teórico tradicional, que considera apenas a transferência convectiva de calor na superfície da aleta e, com um modelo modificado, no qual também é computada a transferência radiante de calor nessa superfície. Os resultados obtidos indicam a necessidade de considerar a transferência de calor por radiação e a adequabilidade da metodologia proposta na determinação do perfil de temperatura em aletas e do emprego do experimento para fins didáticos.

The article describes a low-cost didactic experiment, in which the temperatures in a fin, exposed to ambient, natural convection and steady-state, are recorded with a thermographic camera. In order to carry out the tests, it was built an equipment consisting of an expanded polystyrene box and a cylindrical aluminum rod, painted black, embedded in this box. The inserted portion in the box was immersed in a temperature-controlled water bath, and the temperature profile of the portion exposed to air was determined. The experimental data were compared to predicted values, in the traditional theoretical model, which considers only convective heat transfer on the fin surface, and with a modified model, in which radiative heat transfer is also computed on this surface. The results obtained indicate the need to consider heat transfer by radiation and the suitability of the proposed methodology in determining the temperature profile in fins and the use of the experiment for didactic purposes.