Soluções analíticas para convecção forçada laminar em tubos circulares externamente aletados - Carlos Antonio Cabral dos Santos (1990)
A técnica de transformada integral generalizada é extendida para se obter soluções analíticas em problemas lineares de difusão com coeficientes variáveis nas comdições de contorno e aplicada ao estudo da convecção forçada laminar em tubos circulares externamente aletados, nos regimes permanentes e periódicos. Analisa-se o problema da região de entrada térmica em regime permanente com condição de entrada uniforme, usando variações tipo degrau e harmônica no coeficiente de transferência de calor externo, para simular a presença das aletas radiais. São obtidos resultados numéricos para as grandezas térmicas de interesse, como temperatura média global, as taxas de transferência de calor adimensional e número de Nusselt global. Compara-se, também, resultados para as taxas de transferência de calor adimensional com as disponíveis na literatura, analisando-se, criticamente, os efeitos das variações de espaçamento e espessura das aletas na troca térmica com o fluido. Estuda-se o problema da região de entrada téwrmica em regime periódico para um tubo aletado externamente e sujeito a variações com o tempo na temperatura de entrada no canal. Investiga-se, então, a influência da frequência das oscilações na resposta térmica do sistema, em termos das distribuições de amplitudes e ângulos de fase ao longo do tubo, para as grandezas de interesse como temperatura média global e fluxo de calor na parede. Finalmente, analisa-se os efeitos de diferentes combinações espaçamento-espessura do arranjo de aletas, na propagação das oscilações na entrada, ao longo do canal.