Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Realizou-se uma análise experimental para estudar a transferência de calor conjugada convecção natural-condução em um canal vertical de placas paralelas contendo aquecedores bidimensionais protuberantes discretos distribuídos uniformemente sobre a superfície de uma das placas (substrato...

Resumo: Realizou-se uma análise experimental para estudar a transferência de calor conjugada convecção natural-condução em um canal vertical de placas paralelas contendo aquecedores bidimensionais protuberantes discretos distribuídos uniformemente sobre a superfície de uma das placas (substrato condutivo). O objetivo é prever a distribuição de sobretemperatura local nos elementos protuberantes em um aquecimento não uniforme, baseada nas medições dos elementos da matriz da função de Green discreta inversa, chamados de coeficientes de influência conjugados. O método de superposição linear foi utilizado sob a condição de que o efeito do empuxo local é insignificante comparado com o escoamento global induzido ao longo do canal. O canal é composto de uma placa de epóxi de 0,0016 m de espessura, com sete fontes de calor protuberantes de alumínio polido montadas em sua superfície, e uma placa adiabática lisa na parede oposta. O canal tem 0,365 m de altura e 0,340 m de largura. Na análise experimental, os espaçamentos entre as paredes do canal utilizados foram b=20mm e b=30mm. A máxima potência global imposta no canal foi 70W. Os coeficientes de influência conjugados foram determinados a partir dos perfis de sobretemperaturas obtidos a partir de experimentos de aquecimento uniforme e experimentos com um elemento desligado. Esses coeficientes, em diferentes níveis de potência, foram utilizados para comparar os perfis de sobretemperatura experimentais e os perfis preditos pelo método da função de Green discreta inversa. A aplicação desta metodologia para o problema de transferência de calor conjugado por convecção naturalcondução fornece uma predição razoável da distribuição de sobretemperatura para uma dissipação de potência arbitrária nos elementos protuberantes

Abstract: An experimental analysis was performed to study conjugate natural convection-conduction heat transfer in a vertical parallel plate channel containing discrete and protruding twodimensional heaters distributed uniformly on the surface of one of the plates (conductive substrate). The...

Abstract: An experimental analysis was performed to study conjugate natural convection-conduction heat transfer in a vertical parallel plate channel containing discrete and protruding twodimensional heaters distributed uniformly on the surface of one of the plates (conductive substrate). The objective is to predict the local overtemperature distribution in the protruding elements by nonuniform heating, based on measurements of the inverse discrete Green's function matrix elements, called conjugate influence coefficients. The linear superposition method was used, assuming the condition of negligible local buoyancy effect compared to the global flow induced throughout the channel. The channel is composed of an epoxy plate 0.0016 m thick, with seven protruding heat sources of polished aluminum mounted on its surface, and an adiabatic smooth plate on the opposite wall. The channel is 0.365 m long and 0.34 m wide, with channel wall to wall spacing of 0.02 m. In the experimental analysis, the spacing between the channel walls utilized was b=0.020m and b=30mm. The maximum global power imposed on the channel was 70W. The conjugate influence coefficients were determined from the overtemperatures profiles obtained from the uniform heating experiments and the no-power experiments. These coefficients, at different power levels, were utilized to compare the experimental overtemperature profiles and the overtemperature profiles predited by the inverse discrete Green's function method. The application of this methodology for the conjugate natural convection-conduction heat transfer problem provided a reasonable prediction of overtemperature distribution for arbitrary power dissipation in the protruding elements