Acessórios TD055


DT-TD055.01

Unidade de Condução Linear de Calor

Acessório para estudo da equação de Fourier em um sistema unidimensional em condições estacionárias.

O equipamento inclui duas seções cilíndricas de aquecimento e resfriamento que podem ser acopladas uma à outra; além disso, algumas seções intercambiáveis podem ser inseridas. 

As seções de aquecimento, resfriamento e seções intermediárias são posicionadas axialmente dentro de cilindros de material plástico, para minimizar perdas de calor e para proteger os operadores de queimaduras. 

Um conjunto de termopares instalados a intervalos regulares permite detectar a evolução da temperatura.

Programa didático

  1. Usar a equação de Fourier para descrever a troca de calor entre materiais sólidos.
  2. Estudar a evolução da temperatura durante transferências de calor por condução através da superfície de contato entre o mesmo material ou materiais diferentes.
  3. Determinar a condutividade térmica de diferentes materiais.
  4. Estudar a evolução da temperatura durante condução de calor através de uma parede plana de área de secção reta reduzida.
  5. Estudar materiais isolantes.

DT-TD055.02

Unidade de Condução Radial de Calor

Acessório para estudo da condução radial de calor em condições estacionárias.

O equipamento consiste essencialmente de um disco metálico com sensores de temperatura arranjados radialmente do centro à borda do disco. 

Esse disco metálico é aquecido no centro e resfriado perifericamente, para gerar um fluxo de calor radial por condução. 

Programa didático

  1. Usar a equação de Fourier para descrever trocas de calor entre materiais sólidos.
  2. Estudar a evolução da temperatura durante a condução radial de calor.
  3. Determinar a condutividade térmica.

 


DT-TD055.03

Unidade de Transferência de Calor de Calor por Irradiação

Acessório para demonstração das leis de transferência de calor por irradiação, a partir de uma fonte de luz e uma fonte de calor.

O equipamento consiste de um aparato com trilhos horizontais pelos quais podem deslizar suportes de instrumentos, filtros e placas, de modo que eles possam ser colocados em posições diferentes. Uma escala graduada, na lateral do trilho, permite definir as distâncias com precisão.

A fonte de calor é um elemento de cobre achatado aquecido por uma placa aquecedora; a parte frontal desse elemento é revestida com tinta preta à prova de calor, assegurando uma emissividade próxima de 1. 

A temperatura de superfície da placa é medida com um termopar, enquanto a radiação proveniente da placa aquecida é medida por um radiômetro instalado ao longo dos trilhos.

Programa didático

  1. Verificar a lei do inverso quadrado usando fonte de calor e radiômetro, ou fonte de luz e luxômetro. 
  2. Verificar a lei de Stefan-Boltzmann usando fonte de calor e radiômetro.
  3. Estudar a emissividade usando fonte de calor, placas metálicas e radiômetro.
  4. Estudar a lei do cosseno de Lambert usando a fonte (rotacional) de luz e luxotômetro.
  5. Estudar a lei de absorção de Lambert usando fonte de luz, placas com filtro e luxômetro.

DT-TD055.04

Unidade Convecção-Irradiação

Analisar os efeitos combinados da convecção e da irradiação de uma superfície a diferentes valores de temperatura da superfície e da velocidade do ar sobre ela. 

É possível demonstrar a preponderância da convecção a baixas temperaturas superficiais, e a preponderância da irradiação a temperaturas mais altas, bem como o aumento do calor transferido no caso de convecção forçada. 

Programa didático

  1. Estudar a transferência combinada de calor em condições de convecção natural.
  2. Determinar os coeficientes de transferência de calor por convecção e por radiação, e estudar sua dependência com a temperatura.
  3. Determinar o efeito da convecção forçada sobre a transferência de calor a diferentes valores da velocidade do ar.

DT-TD055.05

Unidade de Transferência de Calor em Superfície Extensa

Uma haste horizontal longa é aquecida em uma das extremidades e usada com superfície extensa para medir transferências de calor. 

Um conjunto de termopares instalados a intervalos regulares na haste permite registrar a evolução da temperatura. Como o diâmetro da haste é pequeno comparado ao seu comprimento, a condução de calor ao longo da haste pode ser considerada unidimensional, e as perdas de calor na ponta podem ser desprezadas.

A haste é revestida com tinta preta resistente ao calor, proporcionando uma emissividade próxima de 1.

Programa didático

  1. Medir a distribuição de temperatura ao longo de uma superfície extensa e comparar os resultados com modelos teóricos.
  2. Estudar a transferência de calor de uma superfície extensa resultante de convecção livre e irradiação, e comparar os resultados com modelos teóricos. 

 

DT-TD055.06

Erros de Irradiação em Medidas de Temperatura

Equipamento para estudo dos erros em medidas de temperatura devidos à irradiação entre o termômetro e o ambiente ao redor, bem como de medidas para reduzir tais erros.

Um conjunto de termopares é usado para medir a temperatura do fluxo de ar cruzando o centro de um duto enquanto as paredes laterais do duto são aquecidas, proporcionando uma fonte de radiação térmica para os termopares. 

Cada termopar recebe calor por irradiação da superfície aquecida, e perde calor para o ar, por convecção, e ao longo dos fios, por condução. O resultado é o aumento da temperatura do termopar acima da temperatura do ar, e, consequentemente, um erro de leitura por parte do termopar.

Programa didático

  1. Estudar erros relacionados à transferência de calor:
  2. efeito da temperatura da parede.
  3. efeito da velocidade do ar.
  4. efeito do tipo de termopar
  5. Estudar métodos para minimizar     erros devidos à irradiação.

DT-TD055.07

 Transferência de Calor em Estados não estacionários

Módulo para determinação da distribuição de temperatura e do fluxo de calor para sólidos de geometria simples que são repentinamente mergulhados em um fluido de temperatura constante.

Monitorando a temperatura no centro do objeto, é possível analisar o fluxo de calor. Outro termopar mede a temperatura da água adjacente ao mesmo sólido, além de fornecer uma medida precisa do tempo de imersão na água quente.

O equipamento consiste em um banho de água aquecida e de um conjunto de formas sólidas: uma placa retangular, um cilindro longo e uma esfera.

Cada sólido inclui um termopar para medida da temperatura no centro do sólido, e é feito de materiais diferentes, com diferentes condutividades térmicas (latão e aço inoxidável).

Programa didático

  1. Estudar transferência de calor para corpos de diferentes formas e materiais, em condições não estáveis.

  2. Analisar os resultados em gráficos de temperatura / fluxo de calor.

  3. Usar os resultados para determinar a condutividade de um sólido de formato similar, mas feito de material diferente.