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ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-7196-8731
Tipo do documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Análise Térmica do Desempenho de Aletas com Propriedades Variáveis
Autor(es): Santos, Ana Luísa Gabriel
Primeiro orientador: Arouca, Fábio de Oliveira
Primeiro coorientador: Lobato, Fran Sérgio
Primeiro membro da banca: Arouca, Fábio de Oliveira
Segundo membro da banca: Lobato, Fran Sérgio
Terceiro membro da banca: Lima, Alice Medeiros de
Quarto membro da banca: Oliveira, Thamayne Valadares de
Resumo: As aletas são dispositivos projetados para intensificar a transferência de calor, ampliando a eficiência da troca térmica entre um sólido e o meio que o envolve. Diante de sua ampla aplicabilidade na engenharia e em áreas afins, é fundamental compreender o comportamento térmico dessas estruturas para otimizar seu desempenho em diferentes condições operacionais. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo realizar uma análise térmica do desempenho de uma aleta semiesférica, uma geometria pouco estudada na literatura, considerando geração interna de calor, convecção, condução e radiação, e propriedades dependentes da temperatura. Foram analisadas a influência dos principais parâmetros do modelo adimensional nos perfis de temperatura e de eficiência. Para simular os perfis de temperatura, foi proposta a associação entre o Método das Diferenças Finitas e o Método de Newton. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles encontrados por meio do Método da Colocação Normal. Como esperado, à medida que o número de pontos de discretização aumenta, o somatório do erro absoluto diminui. Todavia, observa-se uma saturação numérica; ou seja, para um número de pontos superior a 250, não há ganho significativo em precisão, havendo apenas maior custo computacional. Em relação à análise de sensibilidade, os resultados evidenciaram a importância de cada tipo de contribuição energética, com destaque para a radiação térmica, uma vez que esse mecanismo pode alterar significativamente os perfis de temperatura e a eficiência das aletas. Observou-se que parâmetros associados à radiação contribuem para intensificar a dissipação de calor, mas, em valores elevados, podem comprometer a eficiência. Já para os parâmetros relacionados à geração interna de calor, constatou-se que, em níveis elevados, a eficiência da aleta tende a atingir seu valor máximo.
Abstract: Fins are devices designed to enhance heat transfer, increasing the efficiency of thermal exchange between a solid and its surrounding medium. Given their broad applicability in engineering and related fields, it is essential to understand the thermal behavior of these structures in order to optimize their performance under various operating conditions. In this context, the present work aimed to perform a thermal analysis of the performance of a semi-spherical fin (a geometry that has been little explored in the literature) considering internal heat generation, convection, conduction, and radiation, as well as temperature-dependent properties. The influence of the main dimensionless model parameters on temperature and efficiency profiles was analyzed. To simulate the temperature profiles, a combination of the Finite Difference Method and Newton’s Method was proposed. The results obtained were compared with those found using the Collocation Method. As expected, as the number of discretization points increases, the sum of the absolute error decreases. However, numerical saturation is observed; that is, for a number of points greater than 250, there is no significant gain in accuracy, only an increase in computational cost. Regarding the sensitivity analysis, the results highlighted the importance of each type of energy contribution, with particular emphasis on thermal radiation, as this mechanism can significantly affect both temperature profiles and fin efficiency. It was observed that radiationrelated parameters enhance heat dissipation, but at high values, they may reduce efficiency. In contrast, for parameters related to internal heat generation, it was found that at high levels, the fin efficiency tends to reach its maximum value.
Palavras-chave: Aleta Semiesférica
Transferência de Calor
Propriedades Térmicas Dependentes da Temperatura
Modelagem Matemática
Métodos Numéricos
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Referência: SANTOS, Ana Luísa Gabriel. Análise Térmica do Desempenho de Aletas com Propriedades Variáveis. 2025. 55 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47580
Data de defesa: 29-Set-2026
Aparece nas coleções:TCC - Engenharia Química

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