Análise da transferência de calor por convecção natural em dissipadores de calor usando planejamento de experimentos

• Autor(a) principal: ANSELMO, Bruno de Campos Salles
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2341
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA; Fator de forma em dissipadores de calor; Convecção natural; Planejamento de experimentos; Descarga capacitiva

Dissipadores de calor são dispositivos capazes de promover uma melhora na temperatura de operação de diversos equipamentos. O planejamento de experimentos (DOE – Design of Experiments) foi utilizado para realização dos testes e posterior análise estatística dos dados. Foram realizados experimentos para obtenção da distribuição de temperaturas nos dissipadores. Foi realizado o cálculo da perda de calor por radiação considerando o fator de forma das aletas. Análises experimentais e teóricas foram realizadas para obtenção do coeficiente médio de transferência de calor por convecção ℎ̅, bem como para obtenção da resistência térmica de convecção. Foram feitos testes com dissipadores de diferentes geometrias, que no caso foram considerados como fatores, tais como a altura (7 mm e 20 mm), espaçamento (5,55 mm e 14,35 mm) e comprimento da base (50 mm e 100 mm) além de um dissipador com base de dimensões 75 mm x 75 mm. Os testes foram feitos nas posições horizontal e vertical, com variações do fluxo de calor aplicados nas bases do dissipador em 800 W/m2, 1600 W/m2 e 1200 W/m2. Com a utilização do DOE e suas ferramentas, diferentes análises foram feitas com dados experimentais envolvendo o coeficiente ℎ̅, a resistência térmica de convecção Rt, os parâmetros geométricos, além do fluxo de calor aplicado na base e o posicionamento dos dissipadores. Foram feitas parações envolvendo o calor perdido por radiação levando-se em conta o fator de forma das aletas. Por último, foram realizadas análises estatísticas, buscando conhecer o comportamento da Rt e sua variação de acordo com as geometrias dos dissipadores e dos fluxos aplicados. Com os resultados obtidos pôde-se concluir que os dissipadores ensaiados na vertical possuem melhor desempenho quando comparados aos testes na horizontal. A inclusão do fator de forma é de suma importância no estudo da troca de calor por radiação entre as aletas. A Rt, por ser influenciada pela área sob convecção e pelo coeficiente ℎ̅ , se comporta de diferentes maneiras dependendo da geometria e posição dos dissipadores. Foi possível observar uma grande contribuição do DOE para análise estatística da resistência térmica convectiva.