Desenvolvimento do método de aquecimento plano parcial para a determinação simultânea de propriedades térmicas sem o uso de transdutores de fluxo de calor
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Data de Publicação: | 2008 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14666 |
Resumo: | This work presents the development of an experimental technique to estimate simultaneously the thermal diffusivity and the thermal conductivity of metallic and non metallic materials. The technique is based on using heating elements and inverse heat conduction procedure. The basic procedure is divided in five different steps: i) an experimental apparatus that allows the imposition of the heat flux in a part of the sample while the remaining surfaces are kept isolated; ii) thermal model deriving; iii) obtaining of a dimensionless heat flux, Q+(t), that is proportional to the heat flux, (t), imposed on the sample, using dynamic observers based on Green s function; iv) thermal diffusivity estimation; v) Estimation of heat flux, (t) and thermal conductivity using the total heat supplied and Q+(t) estimations. The flexibility of the technique proposed includes the measurement of thermal properties metallic and not metallic solid materials from non regular geometry without heat flux transducer. The work also presents the experimental apparatus design as well as the results of the thermal property identification for three different types of materials (stainless steels AISI 304, AISI 410 and Polished Chloride of Vinila (PVC)). A comparison with literature demonstrates the great potentiality of the technique. |
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Desenvolvimento do método de aquecimento plano parcial para a determinação simultânea de propriedades térmicas sem o uso de transdutores de fluxo de calorDevelopment of the Part Heat Plate Method to Estimate Simultaneously Thermal Properties without Heat Flux TransducerCalor - TransferênciaMecânica dos fluidosProblemas inversosObservadores dinâmicosEstimação do fluxo de calorIdentificação de propriedades térmicasDifusividade térmicaCondutividade térmicaInverse problemDynamic observersHeat flux estimationThermal properties identificationThermal diffusivityThermal conductivityCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThis work presents the development of an experimental technique to estimate simultaneously the thermal diffusivity and the thermal conductivity of metallic and non metallic materials. The technique is based on using heating elements and inverse heat conduction procedure. The basic procedure is divided in five different steps: i) an experimental apparatus that allows the imposition of the heat flux in a part of the sample while the remaining surfaces are kept isolated; ii) thermal model deriving; iii) obtaining of a dimensionless heat flux, Q+(t), that is proportional to the heat flux, (t), imposed on the sample, using dynamic observers based on Green s function; iv) thermal diffusivity estimation; v) Estimation of heat flux, (t) and thermal conductivity using the total heat supplied and Q+(t) estimations. The flexibility of the technique proposed includes the measurement of thermal properties metallic and not metallic solid materials from non regular geometry without heat flux transducer. The work also presents the experimental apparatus design as well as the results of the thermal property identification for three different types of materials (stainless steels AISI 304, AISI 410 and Polished Chloride of Vinila (PVC)). A comparison with literature demonstrates the great potentiality of the technique.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDoutor em Engenharia MecânicaDesenvolve-se, neste trabalho, uma técnica experimental que permite a obtenção da difusividade e da condutividade térmica de materiais condutores e não condutores através do uso de elementos de aquecimento e de técnicas de estimativas de funções para a obtenção do fluxo de calor imposto. O princípio básico do procedimento é dividido em: i) desenvolvimento de um aparato experimental que permite a imposição do fluxo de calor em uma parte da amostra enquanto as superfícies remanescentes permanecem isoladas do meio; ii) obtenção de um modelo térmico deste aparato; iii) obtenção de uma grandeza proporcional ao fluxo de calor imposto na amostra, Q+(t), usando a técnicas de problemas inversos; iv) obtenção da difusividade térmica; v) comparação entre a taxa de calor total fornecida pelo elemento de aquecimento e a grandeza proporcional ao fluxo de calor imposto na amostra durante o ciclo de aquecimento e a conseqüente obtenção da condutividade térmica. A flexibilidade da técnica proposta inclui a medição de materiais sólidos metálicos e não metálicos com geometrias variáveis. Nesse sentido, apresenta-se a montagem e o planejamento experimental bem como os resultados do trabalho para a determinação das propriedades térmicas de três tipos diferentes de materiais (aço inox 304, aço inox 410 e Poli Cloreto de Vinila (PVC)). Os resultados comparados com a literatura demonstram o excelente desempenho da técnica proposta cuja característica principal é a eliminação do uso de transdutores de fluxo de calor para a determinação da condutividade térmica.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaEngenhariasUFUGuimarães, Gilmarhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783806Y6Silveira Neto, Aristeu dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&dataRevisao=nullSteffen Júnior, Valderhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721546Y4Silva, Sandro Metrevelle Marcondes de Lima ehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790521D1Colaço, Marcelo Joséhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4795960T0Borges, Valério Luiz2016-06-22T18:39:20Z2008-06-242016-06-22T18:39:20Z2008-02-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfBORGES, Valério Luiz. Development of the Part Heat Plate Method to Estimate Simultaneously Thermal Properties without Heat Flux Transducer. 2008. 129 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14666porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2016-06-23T06:51:41Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/14666Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T06:51:41Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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This work presents the development of an experimental technique to estimate simultaneously the thermal diffusivity and the thermal conductivity of metallic and non metallic materials. The technique is based on using heating elements and inverse heat conduction procedure. The basic procedure is divided in five different steps: i) an experimental apparatus that allows the imposition of the heat flux in a part of the sample while the remaining surfaces are kept isolated; ii) thermal model deriving; iii) obtaining of a dimensionless heat flux, Q+(t), that is proportional to the heat flux, (t), imposed on the sample, using dynamic observers based on Green s function; iv) thermal diffusivity estimation; v) Estimation of heat flux, (t) and thermal conductivity using the total heat supplied and Q+(t) estimations. The flexibility of the technique proposed includes the measurement of thermal properties metallic and not metallic solid materials from non regular geometry without heat flux transducer. The work also presents the experimental apparatus design as well as the results of the thermal property identification for three different types of materials (stainless steels AISI 304, AISI 410 and Polished Chloride of Vinila (PVC)). A comparison with literature demonstrates the great potentiality of the technique. |
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