Publicação: Determinação simultânea da condutividade térmica e da difusividade térmica variando com a temperatura
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Propõe-se nesse trabalho uma técnica experimental para obtenção simultânea da
difusividade térmica, α, e condutividade térmica, λ, variando com a temperatura de materiais
isolantes. O modelo térmico usado considera a transferência de calor unidimensional em um
meio submetido a um fluxo de calor transiente na superfície frontal e isolado na superfície
oposta. A determinação simultânea dessas propriedades variando com a temperatura é feita
usando-se o princípio da técnica Mista. Nessa técnica são definidas duas funções objetivo,
uma no domínio da freqüência e outra no domínio do tempo. Uma das funções é calculada a
partir da fase da função resposta em freqüência de um sistema dinâmico que tem como
entrada o fluxo de calor e saída a temperatura em um modelo unidimensional. A segunda
função objetivo é obtida usando os sinais de temperatura na superfície frontal e oposta ao
aquecimento. Obtêm-se as propriedades α e λ variando com a temperatura para amostra de
PVC (Policloreto de Vinila) a partir de uma montagem experimental. A montagem consiste
basicamente de um forno com temperatura controlada. As propriedades α e λ foram
determinadas para 7 (sete) pontos de temperaturas médias, nas faixas de 20ºC a 66ºC. As
propriedades são estimadas a partir da imposição de um fluxo de calor que estabelece uma
diferença de temperatura máxima entre as superfícies da amostra de 4,5 ºC. Uma análise da
disposição ótima dos sensores na superfície da amostra é realizada. Uma vez determinada
a melhor localização dos sensores e a região de determinação das propriedades, em
seguida é realizado o cálculo das propriedades α e λ variando com a temperatura através da
técnica proposta.
Abstract
This work proposes an experimental technique for simultaneous estimation of temperaturedependent
thermal diffusivity, α and thermal conductivity, λ of insulation materials. The
thermal model used considers a transient one-dimensional heat transfer problem. In this
model a heat flux is imposed on the frontal surface and the sample is isolated on the
opposite surface. The simultaneous determination of these properties is done by using the
principle of the Mixed technique. In this technique two objectives functions are defined, one
in the frequency domain and another in the time domain. The objective function is the
frequency domain is based on the square difference between experimental and calculated
values of the phase angle. While the other objective function is the least square error
function of experimental and calculated signals of temperature. The properties α and λ are
obtained by using an experimental apparatus that basically consists of an oven with
controlled temperature. The properties α and λ were estimated for 7 (seven) points of
average temperature in a range from 20 ºC to 66 ºC. The properties are determined with an
additional heating of approximately 4.5 K on the frontal surface. Analyses are also performed
to determine the sensors location on the sample. Afterwards the temperature-dependent
thermal properties α and λ are determined through the proposed technique.
Palavras-chave
Determinação de propriedades térmicas, Condução de calor, Otimização, Métodos experimentais, Determination of thermal properties, Heat conduction, Optimization, Experimental methods, Calor - Condução, Otimização matemática
Citação
TILLMANN, Amanda Ribeiro. Identification of yemperature - dependent simultaneous thermal properties of Polyvinyl Chloride (PVC). 2005. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.