Avaliação da distribuição térmica através de um radiativo inclinado

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13275 (2022) Citar este artigo

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Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 29 de agosto de 2022

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A distribuição térmica em uma aleta porosa côncava convectiva-radiativa anexada a uma superfície inclinada foi examinada nesta pesquisa. A equação que rege a variação de temperatura e calor na aleta com geração interna de calor é transformada usando variáveis ​​adimensionais, e a equação diferencial parcial (PDE) resultante é abordada usando um esquema analítico, método de séries de potências residuais generalizadas (GRPSM). Além disso, é fornecida uma discussão gráfica para examinar a consequência de diversas variáveis ​​não dimensionais, incluindo os parâmetros de condução de convecção, temperatura ambiente, radiação, geração de calor e efeito de porosidade no campo térmico da aleta. Além disso, um gráfico é traçado para analisar as variações no gradiente de temperatura instável usando o método de diferenças finitas (FDM) e o método de séries de potências residuais generalizadas (GRPSM). O principal resultado desta investigação revela que à medida que a escala dos parâmetros de convecção-condução aumenta, a distribuição da temperatura na aleta diminui. Para o parâmetro de geração de calor, a distribuição térmica dentro da aleta aumenta.

A transferência de calor é a transmissão de energia induzida por variações de temperatura e se dois sistemas em contato possuem temperaturas diferentes, a transferência de calor ocorre até que o equilíbrio térmico seja alcançado. A inovação de líquidos de transferência de calor eficazes com condutividade térmica e coeficiente de transferência de calor elevados é necessária para melhorar a eficiência do processo de transmissão de calor e reduzir o custo e o tamanho dos módulos e dispositivos relevantes. A suspensão de pequenas partículas sólidas em líquidos é um método eficaz para aumentar a condutividade térmica dos líquidos e, assim, aumentar o fenómeno de transferência de calor. Utilizando estes tipos de líquidos, vários investigadores exploraram as características da transferência de calor1,2,3,4,5,6,7. Por outro lado, a transferência de calor é melhorada utilizando a superfície estendida. Calor excessivo é produzido em peças de máquinas em diversas aplicações industriais, o que pode levar a uma variedade de falhas no material. A transferência de calor através da superfície estendida do aparelho é uma estratégia para evitar danos materiais. Uma aleta é uma superfície estendida utilizada para aumentar a taxa de transferência de calor da superfície primária para o ambiente. Possui extensas aplicações tecnológicas, nomeadamente motores artesanais refrigerados a ar, compressores, reatores nucleares, trocadores de calor, refrigeração, aparelhos elétricos e eletrônicos, e assim por diante. Enquanto isso, as aletas de materiais porosos apresentam vantagens consideráveis ​​sobre as aletas convencionais, e sua pesquisa é um dos tópicos mais abrangentes na área de transferência de massa e energia. No exame minucioso da transferência de calor de aletas de materiais permeáveis, a transferência de energia e massa de meios sólidos e fluidos deve ser levada em consideração. Várias análises foram realizadas para explorar métodos eficientes e produtivos de transferência de calor através de superfícies aletadas permeáveis. Ndlovu e Moitsheki8 discutiram o transporte de calor unidimensional e os aspectos térmicos em uma aleta reta porosa móvel de área uniforme de seção transversal. Com o impacto de mecanismos radiativos, magnéticos e convectivos, Madhura et al.9 descreveram as características do campo térmico de uma aleta longitudinal permeável. O método de colocação sinc foi executado para estudar o comportamento térmico da aleta permeável por Nabati et al.10 sob a influência da força magnética. Com a implementação de procedimentos analíticos, Kundu e Yook11 determinaram a aproximação analítica da aleta porosa e assim investigaram as características de transferência de calor da aleta considerada. Considerando o modelo de desequilíbrio térmico local, Buonomo et al.12 pesquisaram os aspectos de transferência de energia de uma superfície estendida retangular permeável. Implementando o método de colocação espectral, Kumar et al.13 descreveram a variação de temperatura e energia em uma superfície estendida trapezoidal permeável com fenômeno de radiação.