UNIVERSIDADE ZAMBEZEFACULDADE DE CINCIAS E TECNOLOGIASENGENHARIA MECATRNICA-PL3 ANOTRANSFERNCIA DE CALOR

Tema:Resoluo de Exerccio(TPC09)

Estudante :Rumeque, Sizio de Melo Velez Docente:Eng. Jacinto E. Laquene

Beira, aos 02 Junho de 2015

Trabalho 09 Uma pea de ao cujo teor de carbono inicial em massa de 0,15%, deve ser endurecida num forno expondo-o a um gs de cementao. O coeficiente de difuso do carbono no ao fortemente dependente da temperatura, e a temperatura de 1150K de =2/. A fraco de massa de carbono na superfcie exposta da pea de ao mantida a 0,012 pelo ambiente do forno rico em carbono.Trace a curva da variao da concentrao de carbono (em%) a uma profundidade de 0,6 mm para a variao de temperatura entre 500 K e 1500 K com um passo de 50K, mantendo a pea no fornodurante10 horas em cada temperatura.

Esquema:

Assume-se: A concentrao inicial de carbono na pea uniforme; A concentrao de carbono na superfcie se mantm constante.

Anlise:Este problema similar ao de transferncia de calor por conduo unidireccional, regime transiente.Usando a fraco mssica para a concentrao e de acordo com os dados, a soluo pode ser expressa como:

Onde:

Da equao de FICK:

Sabe-se que, e Resolvendo as duas equaes em R, temos: e Igualando elas, temos:

Substituindo na equao de Fick, remos:

Como a teoria cintica dos gases indica que o coeficiente de difuso para diluir os gases a presses normais independente da composio da mistura e tende aumentar com a temperatura diminuindo com a presso, ento, , teremos:

O valor de pode ser calculado por:

Da expresso:

Podemos calcular em funo de , tendo a seguinte equao:

A partir da tabela abaixo retirou-se os valores de , conhecido o valor de .

Assim, a tabela a seguir mostra a relao das equaes descritas acima, onde, depende da temperatura.

O grfico a seguir mostra a curva da variao da concentrao de carbono (em%) a uma profundidade de 0,6 mm para a variao de temperatura entre 500 K e 1500 K com um passo de 50K, mantendo a pea no fornodurante10 horas em cada temperatura.

Contudo, a concentrao do carbono aumenta com o aumento da temperatura.

Rumeque, Szio de Melo Velez Tpc09-02/06/154