9) RESISTÊNCIA TÉRMICA DE CONTATO
Devido a ausência de atmosfera na órbita do satélite, os mecanismos de transferência de calor dentro do satélite são exclusivamente a condução e a radiação, sendo a condução o principal deles. Como o satélite é composto por uma grande quantidade de componentes fixos a uma estrutura metálica, é necessário prever com precisão como ocorre a condução de calor através das interfaces entre os componentes e a estrutura do satélite. Essas interfaces originam a chamada resistência térmica de contato. A resistência térmica de contato aparece porque as superfícies em contato são microscopicamente rugosas. Quando as superfícies rugosas são postas em contato uma contra a outra, as rugosidades só se tocam em alguns pontos discretos, formando uma grande quantidade de espaços vazios entre as peças.
Esses espaços vazios dificultam a transferência de calor. As linhas de fluxo de calor têm que contornar os espaços vazios e atravessar a interface apenas através dos pontos de contatos das rugosidades, conforme ilustrado abaixo. Macroscopicamente, esse fenômeno pode ser observado através de uma queda brusca de temperatura na região do contato. O objetivo do estudo da resistência térmica de contato é controlar as superfícies, os materiais e a pressão de contato de forma que a transferência de calor nas interfaces esteja dentro de níveis aceitáveis.
Um dos principais parâmetros para se prever com precisão a resitência térmica de contato é a pressão na interface entre os sólidos. Quando a pressão é uniforme em toda a superfície, o trabalho é relativamente simples. Porém, quando a pressão não é uniforme, como é o caso das aplicações em junções aparafusadas, a tarefa é mais complexa. A teoria existente sobre o contato de sólidos rugosos não é capaz de prever com precisão a distribuição de pressão na junção. Neste caso, o LABTUCAL vem desenvolviemnto um estudo de medição da pressão de contato usando filmes sensíveis à pressão, que são postos entre as superfícies em contato. De acordo com o nível de pressão que o filme está submetido, ele revela um gradiente de densidade de cor vermelha. Este gradiente de densidade é posteriormente traduzido em valores de pressão e correlacionado. O LABTUCAL emprega a distribuição de Weibull para correlacionar os valores de pressão.
Pesquisa:
- Tese de doutorado de Fernando Henrique Milanez
- Dissertação de mestrado de Eliete Pereira
Publicações:
PEREIRA, E.; MANTELLI, M. B. H.; MILANEZ, F.; FLETCHER, L. Statistical Model for Pressure Distribution of a Bolted Joint. In: 40th Thermophysics Conference, Seattle, Washington, June 23-26, 2008.
MILANEZ, F. H.; YOVANOVICH, M. M.; MANTELLI, M. B. H. Thermal Contact Conductance at Low Contact Pressures. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, v. 18, n. 1,p. 37-44, 2004.
MILANEZ, F. H.; YOVANOVICH, M. M.; CULHAM, J R. Effect of Surface Asperity Truncation on Thermal Contact Conductance. IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, New York, v. 26, n. 1, p. 48-54, 2003.
MILANEZ, F. H.; CULHAM, J R; YOVANOVICH, M. M. Experimental Study on Thermal Contact Conductance of Bead Blasted SS 304 at Light Loads. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Reston, Virginia, USA, 2003.
MILANEZ, F. H.; YOVANOVICH, M. M.; CULHAM, J R. Comparisons between Plastic Contact Hardness Models and Experiments. 41th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2003, Reno, NV. 2003.
MILANEZ, F. H.; YOVANOVICH, M. M; MANTELLI, M. B H. Thermal Contact Conductance at Low Contact Pressures. 36th AIAA Thermopsysics Conference, Orlando, 2003.
MILANEZ, F. H.; MANTELLI, M. B. H. Theoretical and Experimental Studies of a Bi-metallic Heat Switch for Space Applications. International Journal of Heat and Mass Transfer. ELSEVIER, p. 4573-4586, 2003.
