Convecção natural em placa plana vertical: influência de superfícies vizinhas no coeficiente de transferência de calor

by Comunelo, Rossano Renir

Trata-se de um estudo numérico-experimental de convecção natural laminar de uma placa plana vertical isotérmica em meio ao ar quiescente avaliando a influência de superfícies vizinhas. O objetivo é estimar o coeficiente de troca de calor por convecção em função da aproximação de superfícies (lateral e inferior), e como essa aproximação pode ser descrita em termos de parâmetros adimensionais, tais como RaL e NuL. A placa é aquecida por uma resistência térmica mantendo-se sua temperatura superficial constante. Na bancada experimental foi utilizada a tecnologia de transdutores de fluxo de calor à gradiente tangencial para a leitura do fluxo de calor, sendo obtido o coeficiente de transferência de calor por convecção, hexp. Para a solução numérica foi utilizado um código comercial em CFD, ANSYS-CFX, para a simulação do caso proposto, efetuando-se dessa forma comparações entre as duas soluções. O efeito da espessura da borda de base reta é estudado computacionalmente apontando assim qual influência desta no escoamento, na troca de calor e nos parâmetros adimensionaiscaracterísticos desse tipo de escoamento. A influência da altura da placa vertical aquecida é avaliada numericamente e experimentalmente.Os resultados mostram que o coeficiente de troca de calor por convecção natural é influenciado por vários fatores sendo o mais importante a proximidade com uma parede adiabática vertical posterior à face aquecida e sendo potencializada pela presença das duas placas planas adiabáticas. As condições de contorno influenciam no campo de velocidade e, portanto, no coeficiente de troca de calor.