Atenuação dos efeitos dos problemas inversos de transferência de calor pelo método dos mínimos quadrados simplificado

Resumo

Transferência de calor é a ciência que estuda eventos relacionados à troca de energia entre corpos, resultante da diferença de temperatura existente entre eles. Nos processos térmicos industriais, a temperatura é uma das variáveis físicas mais avaliadas, permitindo que a transferência energética seja detectada por três mecanismos distintos: condução, convecção e radiação. A transferência de calor referente ao transporte de carga térmica entre um fluido e um sólido denomina-se convecção, e pode ser combinada com os efeitos da condução e radiação [1] [3]. Esses três fenômenos requerem que técnicas de medição, monitoramento e controle sejam estabelecidas, garantindo assim a qualidade operacional dos sistemas em que eles ocorrem [1]. A determinação adequada das propriedades de transferência de calor recebe auxílio dos problemas inversos que se caracterizam por serem mal condicionados, pois pequenos erros experimentais nos dados de entrada trazem instabilidade ao sistema inverso [3]. Considerando convecção e radiação existentes no processo, o que tornam o modelo matemático inverso mais problemático, o objetivo deste trabalho é determinar uma faixa de atuação para o coeficiente de convecção, aplicando-se a técnica de regularização proposta em [1], e assim atenuar a amplificação dos ruídos indesejáveis inerentes à aquisição da temperatura. A metodologia adotada para o sistema de monitoramento do coeficiente de convecção, baseada em um processo de escoamento, consiste na obtenção de temperaturas através da medição de dois termopares de mesma geometria externa, mas com constantes de tempo distintas devido a diferentes encapsulamentos em suas extremidades. As temperaturas adquiridas por esses termopares constituem o processamento e resultam em um coeficiente de convecção comum entre eles. Considerando acúmulo térmico, transferência de calor por convecção e radiação, a modelagem matemática do sistema de aquisição pode ser representada pela Equação (1): [...]