ANÁLISES DOS CASOS TESTES PARA   1''

Nesta subseção são apresentadas análises de simulações feitas para uma cápsula com uma polegada de diâmetro, já que o Nanoflash LFA 447 dispõe de um porta amostra nesta dimensão, o que possibilita o projeto de uma cápsula deste tamanho. Os materiais utilizados nestas simulações foram o cobre e o alumínio para as tampas, e o teflon para a parede da cápsula.

As Figuras 5.16 e 5.17 apresentam as curvas de temperaturas dos pontos P1, P2, P3 e P4 na face não aquecida pelo pulso, para a cápsula de cobre com parede de teflon preenchida com água e com glicerina, respectivamente. Pode-se observar na Figura 5.17 que a análise realizada com glicerina obteve temperaturas maiores para todos os pontos em questão quando comparada com a análise realizada com a água.

A seguir efetua-se a comparação das curvas da temperatura média da face para a cápsula quando utilizado o cobre como material para as tampas e o teflon para as paredes. A Figura 5.18 apresenta esta comparação para simulações realizadas com água e glicerina, respectivamente.

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Figura 5.16: Comparação das curvas em diferentes pontos na face não aquecida para cápsula de cobre preenchida com água / 1''

Figura 5.17: Comparação das curvas em diferentes pontos na face não aquecida para cápsula de cobre preenchida com glicerina/  1''

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Figura 5.18: Comparação das curvas de temperaturas médias na face não aquecida da cápsula com cobre e paredes de teflon /1''

No caso da curva da água, a temperatura máxima adimensional da face não aquecida da cápsula chega a max= 0.0153, o que corresponde a um aumento de 4.59 °C em relação à temperatura inicial. Já para a curva da glicerina, esta apresenta uma temperatura máxima adimensional de max= 0.0169, o que corresponde a um aumento de 5.07 ºC em relação a temperatura inicial. Esta diferença de temperatura se dá por conta da capacidade térmica da água ser maior que a da glicerina.

As Figuras 5.19 e 5.20 apresentam as curvas de temperaturas dos pontos P1, P2, P3 e P4 na face não aquecida pelo pulso para a cápsula de alumínio com parede de teflon preenchida com água e com glicerina respectivamente.

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Figura 5.19: Comparação das curvas em diferentes pontos na face não aquecida para cápsula de alumínio preenchida com água / 1''

Figura 5.20: Comparação das curvas em diferentes pontos na face não aquecida para cápsula de alumínio preenchida com glicerina /  1''

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Com a parede de teflon, os pontos P1, P2, P3 e P4 apresentam curvas coincidentes de temperatura no caso da simulação realizada com a água, mostrada na Figura 5.19. No caso da simulação realizada com glicerina, na Figura 5.20, os pontos apresentam curvas quase coincidentes. Portanto, é possível perceber como o uso de material com baixa condutividade térmica na parede afeta na condução axial de calor na cápsula, tornando bem mais uniformes as curvas referentes a cada ponto.

A Figura 5.21 apresenta a comparação da curva de temperatura média da cápsula com tampas de alumínio e parede de teflon para simulações realizadas com água e glicerina, respectivamente.

Figura 5.21: Comparação das curvas de temperaturas médias na face não aquecida da cápsula com tampas de alumínio e parede de teflon /1''

No caso da curva da água, a temperatura máxima adimensional da face não aquecida da cápsula chega a max= 0.0181, o que corresponde a um aumento de 5.43 °C em relação à

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temperatura inicial. Já para a curva da glicerina, esta apresenta uma temperatura máxima adimensional de max= 0.0209, o que corresponde a um aumento de 6.27 ºC em relação a temperatura inicial. Esta diferença de temperatura se dá por conta da capacidade térmica da água ser maior que a da glicerina.

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CAPÍTULO 6

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

O principal objetivo deste trabalho foi analisar um problema de transferência de calor bidimensional para um modelo de cápsula a ser utilizada em um equipamento Flash, visando a caracterização termofísicas de líquidos, como água, glicerina, nanofluidos, entre outros.

Feita a verificação da solução numérica do modelo proposto, utilizando-se uma solução analítica por Transformada Integral Clássica e uma solução numérica obtida através de uma subroutina (PDEPE) disponível na plataforma Matlab, foram examinados diversos casos-testes, os quais envolviam dois diferentes diâmetros de cápsulas com diferentes materiais.

Com as simulações numéricas realizadas, foram obtidas as curvas de aumento temperatura da face oposta da cápsula. Nas simulações para uma cápsula de meia polegada de diâmetro, observou-se a influência na temperatura média da face oposta da cápsula, devido ao material usado em sua parede lateral. Foram estudados casos envolvendo alumínio ou teflon para a parede lateral. As análises indicaram que na cápsula feita com parede de alumínio, a condução de calor pela parede lateral afetava significativamente a temperatura na face oposta. O alumínio é o material que vem sendo utilizado nas paredes da cápsula utilizada atualmente nos experimentos realizados no Nanoflash LFA 447. Com base nisto, foram realizadas simulações para uma cápsula com parede de teflon. Em contraste com os casos envolvendo as paredes de alumínio, a temperatura na face não aquecida da cápsula com paredes de teflon não apresentou variação espacial. Este fato que demonstra que ao se utilizar o teflon, a condução axial pela parede lateral é reduzida, fazendo com que a temperatura média na

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superfície da cápsula, que é a variável medida com o método Flash, não seja afetada como no caso envolvendo a parede de alumínio.

Nas simulações para uma cápsula de uma polegada de diâmetro, utilizou-se apenas o teflon como material para sua parede lateral. Observou-se as curvas de variação de temperatura para quatro pontos distintos da face oposta da cápsula, que se mostraram coincidentes. Logo,o uso de um material isolante, como o teflon, não causa alterações significativas na variação espacial da temperatura na face não aquecida da cápsula. Pelo fato de possuir uma massa maior, as curvas de temperatura obtidas nas análises da cápsula de uma polegada de diâmetro, com tampas de cobre e paredes de teflon, apresentaram temperaturas máximas menores que aquelas obtidas com a cápsula de meia polegada de diâmetro e mesmos materiais. A construção de uma cápsula de uma polegada de diâmetro é possível já que o equipamento Nanoflash LFA 447 possui porta amostras para esta dimensão.

Para continuação deste trabalho, sugere-se a fabricação de cápsulas com diâmetros de meia polegada e de uma polegada de diâmetro, ambas com parede lateral de teflon. As tampas podem ser feitas tanto de alumínio ou de cobre. Além disso, as outras dimensões da cápsula, tais como espessuras das tampas e da parede lateral e altura, devem ser otimizadas utilizando-se a técnica de solução de problemas inversos, através do método D-Ótimo. Em seguida, técnicas Bayesianas devem ser usadas para a identificação das propriedades termofísicas de líquidos fazendo uso, num primeiro momento, de medidas experimentais simuladas. Medidas experimentais obtidas com o equipamento Netzsch Nanoflash LFA 447 do LTTC/COPPE/UFRJ, ou equipamento Netzsch Laserflash 457 do LES/UFPB, serão usadas na identificação das propriedades termofísicas de líquidos puros, bem como de nanofluidos

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