Desenvolvimento e uso de uma técnica experimental para medição de propriedades térmicas "in situ"

Development and use of an experimental technique for measuring thermal properties "in situ"

dc.contributorGuimarães, Gilmar
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8168905928139438
dc.contributorSilveira Neto, Aristeu
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4650888739121183
dc.contributorSilva, Sandro Metrevelle Marcondes Lima e
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9221494854759414
dc.creatorNascimento, Jefferson Gomes do
dc.date2018-11-07T13:00:44Z
dc.date2018-11-07T13:00:44Z
dc.date2018-07-27
dc.date.accessioned2023-09-28T20:57:28Z
dc.date.available2023-09-28T20:57:28Z
dc.identifierNASCIMENTO, Jefferson Gomes do. Desenvolvimento e uso de uma técnica experimental para medição de propriedades térmicas "in situ". 2018. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22757
dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1207
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9061459
dc.descriptionThis work presents an experimental technique to obtain the thermal diffusivity and thermal conductivity in solid and isotropic materials, using only a single access surface. Initially, the proposed technique was numerically evaluated using COMSOL multiphysics. The experimental estimation of the parameters was carried out from two different experimental configurations, for the thermal diffusivity measurement a thermal blower to generate the heat flux and two thermocouples for the temperature measurement were used. For the estimation of the thermal conductivity, an electric resistance, a heat flow transducer and a thermocouple were used. In both experiments the sample was partially heated in a specific region of the surface. For the determination of diffusivity, the temperature measurements of the unheated region were used. To obtain k, was used one point of temperature located below and in the center of the resistance. The technique relies on the minimization of two different objective functions using the quadratic error function. The functions were defined from the measurements of temperatures on the surface of the sample, but using different thermal problems. The first objective function is characterized by the use of the gain ratio between two surface temperatures for the determination of the thermal diffusivity. The second objective function was defined between the experimental and theoretical values of the temperature to estimate the thermal conductivity. In the numerical analysis, not metallic, polyvinyl chloride (PVC) and metalic materials such as AISI 304, titanium, aluminum and copper were evaluated, with errors less than 1 %. In the experimental analysis, the thermal diffusivity was estimated for samples of PVC, AISI 304, AISI 1045, aluminum and bovine femur, and the results are in agreement with the literature. The experimental thermal conductivity was estimated with greater efficiency in the PVC, already in the AISI 304 obtained an error in the estimation around 10 %.
dc.descriptionCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionOs autores desse trabalho apresentam a aplicação de uma técnica experimental para a obtenção da difusividade e da condutividade térmicas em materiais sólidos e isotrópicos usando apenas uma única superfície de acesso. Inicialmente, a técnica proposta foi avaliada numericamente com auxílio do programa COMSOL multiphysics. A estimativa experimental destes parâmetros foi realizada a partir de duas configurações experimentais distintas, sendo que para a medição da difusividade térmica foi usado um soprador térmico para gerar a transferência térmica e dois termopares para a medição das temperaturas. Para a estimativa da condutividade térmica foi usada uma resistência elétrica, um transdutor de fluxo térmico e um termopar. Em ambos os experimentos, a amostra foi aquecida parcialmente em uma região específica da superfície, sendo que para a determinação da difusividade, usou-se as medições de temperatura da região não aquecida e para a obtenção da condutividade foi usado um ponto de temperatura localizado no centro e abaixo da resistência. A técnica se baseia na minimização de duas funções objetivo distintas usando a função erro quadrático. As funções foram definidas a partir das medições das temperaturas na superfície da amostra, mas usando diferentes problemas térmicos. A primeira função objetivo caracteriza-se pelo uso da razão de ganho de temperatura entre duas temperaturas medidas na superfície para a determinação da difusividade térmica. A segunda função usou valores experimentais e teóricos da temperatura no centro de aplicação do fluxo térmico, permitindo-se assim a estimativa da condutividade térmica. Na análise numérica, as estimativas da difusividade e da condutividade térmicas foram realizadas em materiais não metálicos e metálicos com erros inferiores a 1 %. Na análise experimental, a difusividade térmica foi estimada para amostra de policloreto de vinila (PVC), aço inoxidável AISI 304, AISI 1045, alumínio e fêmur bovino, e os resultados estão de acordo com a literatura. A condutividade experimental foi estimada com maior eficiência no PVC, já no aço inoxidável AISI 304 obteve-se erro na estimativa em torno de 10 %.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectDifusividade térmica
dc.subjectCondutividade térmica
dc.subjectCondução de calor
dc.subjectProblemas inversos
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectCloreto de polivinila - Propriedades térmicas
dc.subjectAço inoxidável - Propriedades térmicas
dc.subjectTitânio - Propriedades térmicas
dc.subjectAlumínio - Propriedades térmicas
dc.subjectCobre - Propriedades térmicas
dc.subjectThermal difusivity
dc.subjectThermal conductivity
dc.subjectHeat conduction
dc.subjectInverse problems
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
dc.titleDesenvolvimento e uso de uma técnica experimental para medição de propriedades térmicas "in situ"
dc.titleDevelopment and use of an experimental technique for measuring thermal properties "in situ"
dc.typeDissertação


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