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Previous issue date: 2014-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents a new method for determination of thermal properties of materials. As
it makes use of two different materials at the time of measurement, it is a differential
instrument. In the proposed method a thermal wave is generated at one end of the material
and measured the temperature at the other end. Based on the relationship between the input
and output waves is possible to obtain the thermal properties of the material. The equation
of heat conduction in materials was deduced and simulated, to determine the temperature at
any point of the materials.
In the experimental setup two thermoelectric modules were used along with a PID control
to generate a thermal wave and a module to maintain a constant temperature. The
LabVIEW platform together with the cFP-2000 was used for data acquisition and control.
Type T thermocouples were used as temperature sensors. The materials used in the
experiments (ASTM A36 Steel, Nylon and Quartz) have their thermal properties provided
by the manufacturers, these values were used as reference for validation. The developed
instrument generates waves with amplitudes between 1 and 3 ° C and periods from 100 to
10000 seconds. To solve the problem of determining the temperature in the material, the
analogy between thermal and electrical systems was applied, a technique called the
Method of Simulation Network. The results were divided into three parts: The first
introduces thermal sinusoid generated by the thermal generator and the second compares
the theoretical values to the measured values of temperature between the two materials and
the third displays the value of thermal conductivity measured by the instrument. The
results were positive and indicate the feasibility of the method and instrument. / Neste trabalho é apresentado um novo método para determinação das propriedades
térmicas dos materiais. Como faz uso de dois materiais distintos no momento da medição,
trata-se de um instrumento diferencial. No método proposto é gerada uma onda térmica em
uma extremidade do material e medida a temperatura de saída na outra extremidade. A
partir da relação entre as ondas de entrada e saída é possível obter a condutividade térmica
do material. A equação da condução de calor nos materiais foi deduzida e simulada,
permitindo determinar a temperatura em qualquer ponto dos materiais.
Na montagem experimental foram utilizados dois módulos termoelétricos com controle
PID para gerar uma onda térmica e um módulo para manter a temperatura constante. A
plataforma LabVIEW em conjunto com o cFP-2000 foram utilizados para aquisição de
dados e controle. Foram empregados termopares do tipo T como sensores de temperatura.
Os materiais utilizados nos experimentos (Aço ASTM A36, Nylon e Quartzo) têm suas
propriedades térmicas previstas pelos fabricantes. Esses valores foram utilizados como
referência para a validação. O instrumento desenvolvido gera ondas térmicas com
amplitudes entre 1 e 3 ºC e períodos de 100 a 10000 segundos. Para solução do problema
de determinação da temperatura nos materiais aplicou-se o Método de Simulação de Rede,
que aplica uma analogia entre sistemas elétricos e térmicos. Os resultados foram divididos
em três partes: a primeira apresenta a senóide térmica gerada pelo Gerador Térmico; a
segunda compara os valores teóricos com os valores medidos da temperatura entre os dois
materiais; e a terceira apresenta o valor da condutividade térmica medida pelo instrumento.
Os resultados foram positivos e indicam a viabilidade do método e do instrumento.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5378 |
| Date | 21 February 2014 |
| Creators | Silva, Tássio Alessandro Borges da |
| Contributors | Belo, Francisco Antônio |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB, BR, Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -4711024085158558864, 600, 600, 600, 600, 4044336857615351199, -6956026795191561793, 2075167498588264571 |
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