Calculadora de Convecção

O que faz esta ferramenta

A convecção é calor a sair de uma superfície para um fluido que o leva, e a lei do arrefecimento de Newton diz que o ritmo é simplesmente proporcional a quanto a superfície está mais quente do que o fluido. Toda a dificuldade mora num número — o coeficiente de transmissão de calor — que não é uma propriedade de um material mas a descrição de uma situação inteira: o que escoa, a que velocidade, sobre que forma. Dê-o, com a área e as duas temperaturas, e esta página devolve o fluxo de calor, o fluxo por metro quadrado, e a área ou o coeficiente que faria falta para largar um quilowatt.

Fórmula

lei do arrefecimento de Newton: Q = h × A × (T superfície − T fluido)

Variáveis

Símbolo	Significado	Unidade
`h`	Coeficiente de transmissão de calor	W/(m²·K)
`a`	Área	m²
`ts`	Temperatura da superfície	°C
`tf`	Temperatura do ar ou da água	°C
`Q`	Calor que a atravessa	W
`QA`	Fluxo de calor	W/m²
`DT`	Diferença de temperatura	K
`R`	Resistência térmica	K/W
`UA`	Condutância da superfície	W/K
`Q10`	Fluxo de calor com 10 K de diferença	W
`E`	Energia numa hora	kWh

Exemplo resolvido

Coeficiente de transmissão de calor25 W/(m²·K)
Área2 m²
Temperatura da superfície80 °C
Temperatura do ar ou da água20 °C

Calor que a atravessa3000,0000 W
Fluxo de calor1500,0000 W/m²
Diferença de temperatura60,0000 K
Resistência térmica0,020000 K/W
Condutância da superfície50,000000 W/K
Fluxo de calor com 10 K de diferença500,0000 W
Energia numa hora3,000000 kWh

Limitações

Os valores por defeito são referências típicas e não medições da sua situação. Substitua-os pelos seus próprios dados sempre que os tiver.
O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.
Misturar unidades é a causa de erro mais comum. Converta todos os valores para as unidades indicadas ao lado de cada campo antes de calcular.

Perguntas frequentes

De onde vem o coeficiente?

De correlações para a sua geometria e o seu escoamento em concreto, e é de longe o número mais fraco de todo o cálculo. Ao contrário da condutividade, não é uma propriedade de um material — descreve uma situação inteira: que fluido, a mexer-se a que velocidade, sobre que forma, em que orientação. Ar parado contra uma parede vertical dá qualquer coisa entre 5 e 10; ar soprado sobre uma superfície, 25 a 250; água, centenas a milhares; água a ferver, dezenas de milhares. Esses intervalos não são precisão. Quem precisa de uma resposta a sério vai buscar a correlação de Nusselt para o seu caso exacto, e mesmo assim conta com errar vinte por cento.

Isto inclui a radiação?

Não, e a temperaturas mais altas isso conta imenso. A lei do arrefecimento de Newton descreve só o calor levado pelo fluido em movimento. Uma superfície também radia, e como a radiação vai com a quarta potência da temperatura absoluta, começa pequena e depois ultrapassa a convecção. Para um radiador a sessenta graus numa sala as duas são mais ou menos comparáveis; para a parede de um forno, a radiação domina por completo. Some as duas usando a calculadora de Stefan-Boltzmann quando a superfície estiver quente.

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