Calculadora de coeficiente de transferência de calor

O coeficiente de transferência de calor por convecção, geralmente representado por h, relaciona o calor que atravessa uma superfície à área e à diferença de temperatura entre ela e o fluido adjacente. A lei de resfriamento de Newton estabelece que a taxa de transferência de calor é igual a h multiplicado pela área e pela diferença de temperatura. Isolando h, temos h = Q ÷ (A × ΔT). Esta calculadora aplica essa relação e também informa o fluxo de calor, que é a taxa de transferência dividida pela área. A unidade SI do coeficiente é watt por metro quadrado e kelvin. Uma diferença em graus Celsius tem o mesmo valor numérico que uma diferença em kelvins, então ambas as escalas servem aqui. A ferramenta usa a diferença absoluta entre as temperaturas da superfície e do fluido, pois o coeficiente costuma ser apresentado como uma grandeza positiva. A direção ainda pode ser inferida: em condições passivas, o calor flui da região mais quente para a mais fria. Ao contrário da condutividade térmica, o coeficiente de convecção não é apenas uma propriedade da substância. Ele combina o comportamento do fluido, do escoamento e da geometria superficial. Velocidade, densidade, viscosidade, condutividade térmica, capacidade térmica, turbulência, orientação, rugosidade e dimensões características podem afetar h. A convecção natural no ar parado costuma ter coeficiente muito menor que o escoamento forçado, enquanto ebulição ou condensação podem gerar valores muito maiores. Faixas publicadas ajudam na seleção inicial, mas valores finais de projeto devem vir de correlações adequadas, experimentos ou simulações validadas. O cálculo pressupõe que a taxa de calor, a área e as temperaturas representativas descrevam a mesma fronteira e condição operacional. Temperaturas de parede não uniformes, mudanças no escoamento, incrustações, radiação, resistência de contato e perdas por outros caminhos podem fazer o coeficiente inferido experimentalmente diferir do local. Em trocadores de calor, pode ser necessário um coeficiente global que reúna os filmes convectivos, a condução na parede e as resistências de incrustação. Use a calculadora para estimativas rápidas de convecção, tratamento de dados de laboratório, verificações de resfriamento, avaliação inicial de trocadores e comparação de pontos operacionais medidos. Use watts e metros quadrados e escolha uma diferença de temperatura que represente a força motriz térmica do modelo. Trocadores complexos podem exigir a diferença de temperatura média logarítmica em vez de uma única diferença entre superfície e fluido.