1 Lista de exerccios Trans de calor Prof. Acelino Capistrano

Nota

Aluno (a):RA:

Curso:semestre:

Assuntos: Problemas de transferncia de calor por conduo, conveco, radiao, paredes planas e resistncia de contato. Captulos 1, 2, e 3 do PLT

Questes 1 Explique:O conceito de fluxo de calor;O conceito de energia trmica. 2.Uma janela de vidro, com W = 1 m de largura e H = 2 m de altura, tem espessura de 5 mm e uma condutividade trmica de kv = 1,4 W/(m K). Se em um dia de inverno as temperaturas das superfcies interna e externa do vidro so de 15C e 20C, respectivamente, qual a taxa de perda de calor atravs do vidro? Para reduzir a perda de calor atravs da janela, costume usar janelas de vidro duplo nas quais as placas de vidro adjacentes so separadas por uma camada de ar. Se o afastamento entre as placas for de 10 mm e as temperaturas das superfcies do vidro em contato com os ambientes estiverem nas temperaturas de 10C e 15C, qual a taxa de perda de calor em uma janela de 1 m 2 m? A condutividade trmica do ar ka = 0,024 W/(m K).RESOLUO

3.Qual a espessura requerida para uma parede de alvenaria com condutividade trmica igual a 0,75 W/(m K), se a taxa de calor deve ser 80% da taxa atravs de uma parede estrutural composta com uma condutividade trmica de 0,25 W/(m K) e uma espessura de 100 mm? A diferena de temperaturas superficiais imposta nas duas paredes a mesma.RESOLUO

4. Um aquecedor eltrico encontra-se no interior de um longo cilindro de dimetro igual a 30 mm. Quando gua, a uma temperatura de 25C e velocidade de 1 m/s, escoa perpendicularmente ao cilindro, a potncia por unidade de comprimento necessria para manter a superfcie do cilindro a uma temperatura uniforme de 90C de 28 kW/m. Quando ar, tambm a 25C, mas a uma velocidade de 10 m/s est escoando, a potncia por unidade de comprimento necessria para manter a mesma temperatura superficial de 400 W/m. Calcule e compare os coeficientes de transferncia de calor por conveco para os escoamentos da gua e do ar.RESOLUO

5.Uma sonda interplanetria esfrica, de dimetro 0,5 m, contm eletrnicos que dissipam 150 W. Se a superfcie da sonda possui uma emissividade de 0,8 e no recebe radiao de outras fontes como, por exemplo, do Sol, qual a sua temperatura superficial?RESOLUO

6. As paredes de uma geladeira so tipicamente construdas com uma camada de isolante entre dois painis de folhas de metal. Considere uma parede feita com isolante de fibra de vidro, com condutividade trmica ki = 0,046 W/(m K) e espessura Li = 50 mm, e painis de ao, cada um com condutividade trmica kp = 60 W/(m K) e espessura Lp = 3 mm. Com a parede separando ar refrigerado a T,i = 4C do ar ambiente a T,e = 25C, determine o ganho de calor por unidade de rea superficial. Os coeficientes associados conveco natural nas superfcies interna e externa podem ser aproximados por hi = he = 5 W/(m2 K).

RESOLUO

7. A parede composta de um forno possui trs materiais, dois dos quais com condutividade trmica, kA = 20 W/(m K) e kC = 50 W/(m K), e espessura LA = 0,30 m e LC = 0,15 m conhecidas. O terceiro material, B, que se encontra entre os materiais A e C, possui espessura LB = 0,15 m conhecida, mas a sua condutividade trmica kB desconhecida. Sob condies de operao em regime estacionrio, medidas revelam uma temperatura na superfcie externa do forno de Ts,e = 20C, uma temperatura na superfcie interna de Ts,i = 600C e uma temperatura do ar no interior do forno de T = 800C. O coeficiente convectivo interno h conhecido, sendo igual a 25 W/(m2 K). Qual o valor de kB?RESOLUO

8. Considere uma parede plana composta constituda por dois materiais com condutividades trmicas kA = 0,1 W/(m K) e kB = 0,04 W/(m K) e espessuras LA = 10 mm e LB = 20 mm. A resistncia de contato na interface entre os dois materiais conhecida, sendo 0,30 m2 K/W. O material A est em contato com um fluido a 200C com h = 10 W/(m2 K), e o material B est em contato com um fluido a 40C, no qual h = 20 W/(m2 K). (a)Qual a taxa de transferncia de calor atravs de uma parede que tem 2 m de altura e 2,5 m de largura?(b)Esboce a distribuio de temperaturas.RESOLUO