Orientador: Carlos Alberto C. Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T23:26:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_EduardoBalster_D.pdf: 10914423 bytes, checksum: ecaf97a75c72546a03b89a1659ad36c3 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Uma investigação do resfriamento conjugado de placas aquecidas suspensas numa cavidade preenchida com ar foi realizada. Duas configurações da cavidade em estudo foram consideradas. Numa delas havia uma única placa, suspensa verticalmente, em posição central, no interior da cavidade. Na outra configuração havia duas placas idênticas suspensas em posições simétricas com relação ao plano médio vertical da cavidade. As paredes laterais e inferior da cavidade eram de material isolante. A parede superior era uma placa isotérmica de material condutor. Um aparato experimental foi construído e a condutância térmica global entre cada placa e o ar ambiente fora da cavidade foi obtida sob condições de regime permanente. O número de Rayleigh da cavidade encontrava-se dentro da faixa de regime laminar para todos os ensaios realizados. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados de simulações bidimensionais. Os mecanismos conjugados de condução, convecção e radiação térmica foram incluídos no modelo de análise térmica da cavidade. A solução das equações de conservação foram obtidas numericamente por meio de uma combinação de um método de volumes finitos com o método das radiosidades. Os efeitos de sombreamento provocados pela presença das placas no interior da cavidade foram levados em consideração. Das simulações realizadas foram obtidas as condutâncias térmicas globais para as placas, as frações de contribuição de cada modo de transferência de calor no resfriamento de cada placa e da cavidade e as temperaturas no interior da cavidade / Abstract: An investigation of the conjugate heat transfer tTomheated plates suspended in an air filled enclosure was performed. Two distinct configurations for the enclosure were considered. In the first, there was only one heated plate inside the enclosure, suspended in the central position. In the other configuration, there were two heated plates suspended inside the enclosure. They were symmetrically located with respect to the enclosure's vertical midplane. The side and the bottom walls of the enclosure were insulated, but the top wall was a conductive isothennal plate. An experimental apparatus was built and the global therrnal conductance of the heated plates to the ambient air outside the enclosure was obtained under steady state conditions. The Rayleigh number inside the enclosure was within the larninar range. The experimental results were compared with those of a two-dimensional simulation. The conjugate mechanisms of conduction, convection and therrnal radiation were included in the model for the thennal analysis of the enclosure. The solution of the conservation equations was obtained numerically via a combination of the finite volumes and the radiosities methods. The blockage effect of the heated plate to thermal radiation inside the enclosure was taken into account. From this simulation, the global thermal conductance of the heated plate, the distribution of the heat transfer among the three mechanisms, as well as values of the temperature inside the enclosure were obtained. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_ThiagoParente_D.pdf: 4552077 bytes, checksum: 0daf2dd559f652d5de2d91531c795a2d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A convecção natural em cavidades é um dos problemas fundamentais da transferência de calor. Nesse trabalho é estudada a transferência de calor conjugada em uma cavidade quadrada aquecida e resfriada por paredes adjacentes e com um sólido condutor inserido em seu centro. O tamanho e condutividade do sólido no interior da cavidade são caracterizados pelos parâmetros adimensionais ? e k*, definidos pela razão entre as dimensões do bloco e da cavidade, W/L, e a razão entre as condutividades do sólido e fluido, ks/kf, respectivamente. O efeito do bloco na transferência de calor da cavidade é investigado a partir de um estudo paramétrico abrangendo a faixa de número de Rayleigh (Ra) de 10^3 a 10^6, ? de 0,1 a 0,9, k* de 0,001 a 100 e número de Prandtl de 0,7 e 7,0. Os resultados são obtidos a partir da solução numérica das equações governantes e apresentados na forma de número de Nusselt, isolinhas de temperatura, função corrente e de calor. A transferência de calor na cavidade é governada pelo número de Rayleigh, tamanho e condutividade do bloco. O número de Prandtl, dentro da faixa investigada, mostrou pouca influência nos resultados. Nas cavidades com blocos de tamanho ?<0,3 a transferência de calor na cavidade apresenta as mesmas características da cavidade sem bloco, com o número de Nusselt sendo função apenas de Rayleigh. Para blocos maiores, o comportamento do Nusselt passa a depender também do tamanho e condutividade do bloco. De forma geral, para ?>0,8 e k*>10, a influência de Rayleigh na transferência de calor é bastante reduzida e o regime de transferência de calor na cavidade se aproxima do limite de condução pura. Na cavidade aquecida por baixo, a transferência de calor pode ser aumentada com relação à cavidade sem bloco quando um bloco de baixa condutividade é inserido. O aumento relativo do Nusselt na cavidade aquecida por baixo é observado para 10^5?Ra?10^6 e 0,4 / Abstract: Natural convection in enclosures is a fundamental problem in heat transfer. In this work the conjugate heat transfer in a square enclosure heated and cooled at the adjacent walls with an internal conducting solid body is studied. In order to characterize the size and thermal conductivity of the internal solid, the dimensionless parameters ? and k* are defined as the ratio of the solid and enclosure dimensions, W/L, and the solid and fluid conductivities, ks/kf, respectively. The effect of the block on the enclosure heat transfer is investigated in a range of the Rayleigh number (Ra) from 10^3 to 10^6, ? from 0.1 to 0.9, k* from 0.001 to 100 and Prandtl number of 0.7 and 7.0. The results are reported in the form of averaged Nusselt numbers, isotherms, streamlines and heatlines. The heat transfer process in the enclosure is governed by the Rayleigh number, solid size and thermal conductivity. The Prandtl number, in the range evaluated, shows little influence on the results reported. For dimensionless block sizes of ?<0.3, the heat transfer in the enclosure is not affected by the block and the Nusselt number remains a function of the Rayleigh number. As the block size increases, the Nusselt number becomes also dependent of the block size and its thermal conductivity. In the range of ?>0.8 and k*>10, the Nusselt number dependence on the Rayleigh number weakens and the enclosure heat transfer approximates of the pure conduction limit. In the enclosures heated from below the Nusselt number, in comparison with that with no solid body, is enhanced by a centered low conductivity solid body. The increase of Nusselt number is observed in the range of 10^5?Ra?10^6 and 0.4 / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:10:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarchiNeto_Ismael_D.pdf: 4845997 bytes, checksum: b5f466a0bc722eba5f754b6c4ef08357 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: The abstract is available with the full electronic document. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Fernando Milanez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T23:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santim_ChristianoGarciadaSilva_M.pdf: 4969690 bytes, checksum: ce0fa0a331e41c2ba678acb1f055dad6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho trata do estudo numérico da fusão de materiais de mudança de fase (PCMs-Phase Change Materials) no interior de uma cavidade retangular e de um cilindro horizontal, usando-se de um aquecimento isotérmico na parede de tais geometrias, utilizando-se de um código CFD. Inicialmente o material sólido encontra-se sub-resfriado. O objetivo é verificar a influência do aquecimento no processo de fusão, bem como o efeito do subresfriamento neste. Algumas hipóteses simplificadoras foram assumidas no modelo matemático. As propriedades termofísicas dos PCMs foram consideradas constantes, exceto para a densidade, onde a aproximação de Boussinesq fora utilizada e, para a fusão do gelo, empregou-se a relação proposta por Gebhart e Mollendorf (1977). O problema foi resolvido usando uma formulação matemática baseada no método da entalpia-porosidade, o qual permite o uso de uma grade espacial fixa. As grades computacionais utilizadas foram selecionadas após verificar-se que os resultados não variavam mais com o refinamento. O fluxo total de calor na superfície interna das paredes também fora obtido para os sistemas, bem como perfis de temperatura, linhas de correntes e perfis das frentes de fusão. Correlações para os tempos totais de fusão dos PCMs em função dos números adimensionais de Stefan e Rayleigh também foram apresentados. Os resultados numéricos foram comparados a resultados experimentais disponíveis na literatura, apresentando boa concordância / Abstract: The present work deals with the numerical study of melting of PCMs inside a rectangular cavity with all isothermally heated walls and inside a horizontal cylinder with isothermally heated wall, utilizing a CFD code. Initially the solid material is sub-cooled. The objective is to verify the influence of the heating in the melting process as well as the sub-cooling effect. Some simplifying hypotheses were assumed in the mathematical model. The thermophysical properties of phase change material were considered constants, except for the density where the Boussinesq aproximation was utilized and, for the ice melting, a relation proposed by Gebhart and Mollendorf (1977) was employed. The problem was solved by using a mathematical formulation based on the enthalpy-porosity method, which allows the use of a fixed spatial grid. The computational grid used was selected after checking that the results did not vary with more refinement. The total heat flux on the inner surfaces was obtained for the systems, as well as several temperature profiles, streamlines and melting front positions. Correlations for the total PCM melting time as a function of the dimensionless numbers of Stefan and Rayleigh were presented. Numerical results were compared with experimental results suitable in the literature showing be in good agreement / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Luiz Fernando Milanez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiasJunior_Tito_D.pdf: 2993584 bytes, checksum: de14ac584f2ba9e3b006a79418cf574b (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho, o enfoque em resfriamento de componentes eletrônicos é adotado, buscando um entendimento dos fenômenos tridimensionais envolvidos na convecção natural sobre fontes de calor pontuais ou discretas. Para isso utilizou-se simulação numérica por volumes tinitos implementada no FLUENT 6.0. O escoamento, em regime permanente, foi considerado laminar e as propriedades constantes, exceto a densidade no termo de empuxo, sendo a sua variação com a temperatura aproximada levando-se conta a hipótese de Boussinesq. Especial atenção foi dispensada à modelagem do fenômeno, buscando níveis crescentes de complexidade de modo a monitorar os efeitos da condução e da radiação sobre os resultados. Informações quantitativas e qualitativas sobre o escoamento foram obtidas utilizando-se simulações numéricas visando determinar características macroscópicas do escoamento. Foram avaliados detalhadamente os parâmetros que influenciam a estrutura do escoamento, tais como número de Rayleigh, número de Prandtl, razões de aspecto de cavidades e canais, condições de contorno entre outros. Os casos estudados foram elaborados de forma que os resultados e conclusões pudessem preencher lacunas e esclarecer algumas conclusões presentes na literatura / Abstract: In this work, the electronic component cooling is focused, aiming the understanding of the three-dimensional effects present in the natural convection on discrete or pontual heat sources. The finite volume method, implemented in the FLUENT package, was used to simulate the heat transfer processo The steady state flow was considered laminar and the properties were constant, except the density in the buoyancy term, where the Boussinesq approximation was used. Special attention was given to the physical phenomenon, aiming to increasing complexity levels, in order to monitoring the effects of conduction and radiation on the results. Quantitative and qualitative information about the flow were obtained by numerical simulation aiming to determine macroscopical characteristics of the flow. The parameters influencing the flow structure were evaluated, such as Rayleigh number. Prandtl number, cavities and channels aspect ratios, boundary conditions, and others. The studied cases were planned in order to the results and conclusions could fill in the blanks and to elucidate some conclusions present in the literature / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T19:39:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoaoBatistaCampos_D.pdf: 10719408 bytes, checksum: c23aba649022079c516a76319b545a1b (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho desenvolve-se um método de elementos finitos com formulação por volumes de controle (CVFEM); usando-se elementos quadrilaterais com 9 nós, onde define-se funções de interpolação lineares e quadráticas; para aplicação em simulação de escoamentos transientes incompressíveis de fluidos viscosos, em domínios bidimensionais. O modelo matemático é constituído pelas equações de Navier-Stokes em variáveis primitivas u,v,p. Alguns problemas testes são resolvidos para validação do programa computacional construído com base no modelo numérico. É feita também uma forma de interpolação para os termos convectivos para eliminar coeficientes negativos nas equações discretizadas e evitar resultados não realísticos, quando os números de Reynolds e de Peclet são altos. Esta interpolação ("upwind") é baseada nos fluxos de massa para os volumes de controle num elemento e é conhecida como interpolação ponderada pela massa (MAW- Mass Weigthed Interpolation). Os resultados obtidos nos problemas testes são comparados com resultados de outros modelos numéricos e/ou resultados experimentais. A concordância entre os resultados é satisfatória / Abstract: In this investigation a control volume-finite element method (CVFEM) using a ninenoded finite element with quadratic interpolation functions has been developed for numerical simulation of incompressible, viscous, transient fluid flows. The Navier-Stokes equations in primitive varibles U,V,pare used as the mathematical model. The mass weighted interpolation (MAW) is also implemented for the convective terms of the equations, into the element considered. The obtained results for some test problems agree quite good with results of other numerical methods and/or experimental results / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_DanielMonteiro_M.pdf: 7995773 bytes, checksum: 8859b8e785820d46c1b77212d7acaa31 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Os espaçamentos dendríticos são parâmetros microestruturais importantes, resultantes do processo de solidificação. Eles afetam os perfis de microssegregação e governam a formação de segundas fases na região interdendrítica, influenciando, conseqüentemente, as propriedades mecânicas do material. Poucos estudos têm analisado os efeitos da convecção no líquido interdendrítico, bem como a influência da direção de crescimento em relação à gravidade nos espaçamentos dendríticos. Neste trabalho, foi utilizado um dispositivo de solidificação unidirecional vertical descendente, constituído por uma lingoteira de aço inox com diâmetro interno de 56mm, 150mm de comprimento e 10mm de espessura. Na parte superior, foi posicionada uma câmara de refrigeração a água do mesmo material do molde e com espessura útil de 3,0 mm. Após a obtenção dos lingotes e registrados os respectivos perfis térmicos experimentais, foram determinadas as variáveis térmicas de solidificação: coeficiente de transferência de calor metal/molde, velocidades de deslocamento da isoterma liquidus, gradientes térmicos, tempos locais de solidificação e taxas de resfriamento para a solidificação unidirecional descendente de ligas hipoeutéticas do sistema Al-Cu (Al3%Cu, Al5%Cu e Al8%Cu). Estas variáveis térmicas foram confrontadas com as previsões teóricas de um modelo numérico de solidificação e em seguida correlacionadas com os parâmetros microestruturais experimentais (espaçamentos dendríticos primários e secundários). Dessa forma, foram determinadas equações experimentais de crescimento para a solidificação descendente. As previsões teóricas de modelos de crescimento dendrítico representativos da literatura foram conftontadas com os resultados experimentais. Realizou-se também uma análise comparativa destes espaçamentos dendríticos com resultados obtidos para solidificação vertical ascendente de ligas de mesma composição / Abstract: The dendritic spacings are important microstructural parameters, involved in solidification processes. They can affect not only microsegregation profiles but also the formation of secondary phases within interdendritic regions, which influences mechanical properties of cast structures. A small number of studies have been carried out in order to analyze the effects of melt convection within the interdendritic region or to verify the influence of growth direction on dendritic arm spacings. In this work, an experimental set-up of downward solidification with a stainless steel mold, having an internal diameter of 56mm, height 150mm and wall thickness of 10mm, was used. The upper part of the split mold was closed with a water-cooling chamber made of stainless steel, with a wall thickness of 3 mm. Besides, a combined theoretical and experimental approach is developed to quantitatively determine solidification thermal variables such as: transient metallmold heat transfer coefficient, tip growth rate, thermal gradient, tip cooling rate and local solidification time during downward transient solidification of hypoeutectic AI-Cu alloys solidified downwards (Al-3wt%Cu, Al-5wt%Cu and Al-8wt%Cu). These solidification thermal variables are correlated with dendritic spacings (primary and secondary spacings), which have been measured along cross and longitudinal sections of ingots solidified under downward transient heat flow conditions. Predictive theoretical models for dendritic spacings have been compared with experimental observations. A comparison between upward and downward unsteady-state results for dendritic spacings has also been conducted. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veloso_MariaAuxiliadoraFortini_D.pdf: 6659840 bytes, checksum: 9158a84e3db6fe7278b8e1cc55b8277e (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O programa computacional STHIRP-1 (Simulação Termo-Hidráulica de Reatores de Pesquisa), cujos fundamentos são descritos neste trabalho, utiliza os princípios da técnica de subcanais e tem a capacidade de simular, em condições estacionárias e transitórias, os fenômenos térmicos e hidráulicos que ocorrem no núcleo de um reator de pesquisa refrigerado a água sob regime de convecção natural. Os modelos e correlações empíricos necessários para descrição das grandezas do escoamento que não podem ser descritos por relações teóricas foram selecionados de acordo com as características de operação do reator. Apesar de o objetivo primeiro ser o cálculo de reatores de pesquisa, a formulação utilizada para descrever o escoamento do fluido e a condução térmica nos elementos aquecedores é suficientemente geral para estender o uso do programa a aplicações em reatores de potência e a outros sistemas térmicos que tenham as características representadas pelas equações do programa. Para demonstrar a capacidade analítica de STHIRP-1, foram feitas comparações entre resultados calculados e medidos no reator de pesquisa TRIGA IPR-R1 do CDTN/CNEN. Os resultados indicam que o programa reproduz com boa precisão dados experimentais de temperaturas de saída de subcanais. No entanto, resultados experimentais mais consistentes deverão ser usados no futuro para corroborar a validação do programa / Abstract: The STHIRP-1 computer program, which fundamentals are described in this work, uses the principles of the subchannels analysis and has the capacity to simulate, under steady state and transient conditions, the thermal and hydraulic phenomena which occur inside the core of a water-refrigerated research reactor under a natural convection regime. The models and empirical correlations necessary to describe the flow phenomena which can not be described by theoretical relations were selected according to the characteristics of the reactor operation. Although the primary objective is the calculation of research reactors, the formulation used to describe the fluid flow and the thermal conduction in the heater elements is sufficiently generalized to extend the use of the program for applications in power reactors and other thermal systems with the same features represented by the program formulations. To demonstrate the analytical capacity of STHIRP-1, there were made comparisons between the results calculated and measured in the research reactor TRIGA IPR-R1 of CDTN/CNEN. The comparisons indicate that the program reproduces the experimental data with good precision. Nevertheless, in the future there must be used more consistent experimental data to corroborate the validation of the program / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:18:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Avelar_AnaCristina_M.pdf: 5757345 bytes, checksum: ab66436b252ec7b8b48d4756dd9e7f42 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Os constantes avanços tecnológicos em eletrônica e informática tem tornado os sistemas eletrônicos cada vez mais compactos, aumentando-se a quantidade de calor a ser removida dos componentes e placas de circuito impresso. Por este motivo, atualmente são exigidos sistemas de dissipação de calor altamente eficientes. Este estudo analisa teórica e experimentalmente a transferência de calor em canais verticais formados por placas de circuito impresso dispostas paralelamente, resfriadas por convecção natural e propõe uma modelagem, baseada em relações existentes na literatura, que busca prever a distribuição de temperaturas em pontos significativos nos canais e placas em função da potência dissipada e da distância entre as placas. Este estudo visa também analisar os efeitos do aquecimento não-uniforme das placas que formam o canal. Na simulação teórica, devido à pequena espessura da placa o gradiente de temperatura ao longo da espessura da mesma foi desprezado e resolveu-se numericamente a equação de transferência de calor em coordenadas cartesianas bidimensionais e em regime permanente. Equacionou-se balanços de energia para os componentes e para o ar no canal e o problema foi resolvido numericamente através de um programa computacional. As placas de circuito impresso utilizadas nos testes experimentais, concebidas exclusivamente para fins de estudos térmicos, possuem uma base de epóxi com 25 resistores discretamente distribuídos sobre sua superfície de 200x164mm. Realizou-se testes com aquecimento uniforme e não-uniforme, variando-se a potência por componentes nas placas. Variou-se também as potências por placas e as distâncias entre as mesmas. Testou-se as potências de 2, 4,6 e 8 W e as distâncias entre placas de 12,24, e 48mm. Verificou-se boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais, principalmente para a menor distância entre placas, 12 mm, onde a diferença entre os resultados teóricos e experimentais foi muito pequena / Abstract: The constant technological advances in electronics and computations have made the electronic system increasingly more compact, thus increasing the amount of heat to be removed ITomthe components and printed circuit boards. For this reason, highly efficient system of heat removal are presently required. This study analyses both theoretically and experimentallyheat transfer in an array of vertical parallel printed circuit boards, cooled off by natural convection and proposes a modeling, based on correlation found in literature which tries to predict temperature distribution in significant places in the channels and boards as regards dissipated power and distance among boards. This study also aims at analyzing nonuniform heating effets of the channel made boards. In the theoritical simulation, due to the board' s small thickness, the temperature gradient across the board has been neglected, and the equation of heat transfer in two-dimensional Cartesian was numericallysolved, and on a steady state. Energy balances for the componentes were formulated, and the problem was numerically solved by a computer programo The printed circuit boards used in the experimental tests, manufactured speciallyfor heat trasnfer studies have an epoxy basis with 25 resistors discretely distributed on 200 x 164 mm. Uniform and non-uniform heating tests were performed, thus a variation of power and distance among them had a variation. The 2, 4, 6 and 8 W power and distance among 12, 24 and 48 mm boards were tested. Good agreements between numerical and experimentalresults were observed, mainlyfor the smaller distance among boards, 12 mm, the differencesbetween the theoretical and experimentalresults were small / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Fernando Milanez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T05:12:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Malateaux_EzequielCosta_M.pdf: 98402739 bytes, checksum: 8bb545a108688271a9e6d884f1c8ac49 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A transferência de calor em cilindros horizontais isolados é de grande importância na indústria tanto no caso em que se pretende minimizar a dissipação térmica (quando dutos isolados são usados no transporte de fluidos), como quando se pretende maximizá-la (no caso de cabos de eletricidade revestidos, por exemplo). Em ambas as situações, convecção natural e radiação térmica estão presentes, podendo ser consideradas como os principais mecanismos envolvidos de dissipação térmica. Normalmente o isolamento térmico é circular e concêntrico ao cilindro. No entanto, o coeficiente convectivo e a temperatura da superfície não são constantes ao redor do cilindro, levando a crer que a adoção de isolantes concêntricos pode não ser o melhor método de se distribuir o isolante. Assim, se um isolamento excêntrico for adotado, a temperatura superficial deve apresentar variação ainda maior, alterando o escoamento ao redor do cilindro e, portanto, as perdas térmicas. No presente trabalho é apresentada uma análise numérica da dissipação térmica em cilindros horizontais isotérmicos isolados excentricamente expostos a convecção natural (Pr= 0,715) e a radiação. A condução na camada de isolante foi resolvida analiticamente (através do uso do sistema de coordenadas bicilíndricas) e integrada numericamente. A partir da temperatura obtida para a superfície externa do isolante, o software PHOENICS foi utilizado para resolver o problema de convecção natural, fornecendo um novo perfil para o coeficiente convectivo. Para cada caso, algumas iterações foram necessárias para se alcançar a convergência. Os parâmetros analisados são a emissividade da superfície externa, a razão entre os raios externo e interno do isolante, a razão entre as condutividades térmicas do isolante e do ar, o número de Rayleigh (definido de forma a ser independente dos outros parâmetros) e a excentricidade do isolante. A dissipação e a temperatura superficial local são mostradas graficamente, assim como os campos de temperatura e velocidade do escoamento. Uma equação é sugerida para a determinação da influência da excentricidade sobre o calor total dissipado em função da razão entre as resistências térmicas de convecção natural-radiação e a resistência térmica de condução, para determinada razão de raios e excentricidade / Abstract: Heat transfer in horizontal insulated cylinders is of importance in industry as when one wants to reduce the heat dissipation (when insulated ducts are used to transport fluids), as when one wants to enhance it (in the case of covered electric cables, for example). In both cases, free convection and thermal radiation are present and can be considered as the main mechanisms of heat dissipation. Generally, the insulating layer is round and is arranged concentrically in the cylinder. However, the heat transfer coefficient and the surface temperature are not constant around the cylinder, raising the point that the use of concentric insulation may not be the best way to arrange the insulating layer. Thus, if an eccentric layer is used, the surface temperature should have a larger variation, changing the flow around the cylinder and, therefore, the heat dissipation. A numerical analysis of the heat dissipation in horizontal isothermal eccentrically insulated cylinders exposed to free convection (Pr= 0,715) and radiation is presented. The conduction through the insulating layer was solved analytically (using the bicylindrical coordinate system) and integrated numerically. From the solution for the surface temperature, the PHOENICS software was used to solve the problem of free convection, giving a new profile for the heat transfer coefficient. For each case, some iterations were necessary to reach convergence. The parameters analyzed were the emissivity of the external surface, the ratio between the outer and the inner radius of the insulating layer, the ratio between the insulation and the air thermal conductivities, the Rayleigh number (defined in such a way to be independent of the other parameters) and the eccentricity of the insulation. The heat dissipation and the surface temperature are shown graphically, as well as the temperature and velocity flow fields. An equation is suggested to define the importance of the eccentricity over the total heat as a function of the ratio between the free convection-radiation thermal resistance and the conduction thermal resistance, for a given ratio of radius and eccentricity / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica