Transferência de Calor

1ª Lista de Exercícios 1) Um congelador cúbico de 2m de lado possui o fundo (chão) perfeitamente isolado. Qual a espessura mínima de isolamento térmico de poliestireno (k=0,030W/mK) deve ser aplicado às paredes e ao teto para garantir o valor máximo de troca térmica com o ambiente de 500W, quando as superfícies interna e externa encontram-se a -10oC e a 35oC, respectivamente. 2) Um aquecedor elétrico encontra-se no interior de um cilindro longo de 30mm de diâmetro. Um escoamento de água a 1m/s e 25oC escoa transversalmente ao cilindro. A potência necessária para manter a temperatura externa do cilindro em 90ºC é de 28kW/m de cilindro. Um escoamento de ar a 10m/s e 25oC necessita de 400W/m de cilindro para manter a mesma temperatura de 90ºC. Determine e compare os coeficientes convectivos para os dois escoamentos. 3) Uma superfície de 0,5m2 (emissividade de 80% e temperatura de 150oC) é inserida no interior de uma grande câmara de vácuo, com paredes a 25oC. Qual a taxa de emissão de radiação emitida pela superfície? Determine a taxa líquida radiante trocada entre superfície e a câmara. 4) Uma placa de gelo possui 10mm de espessura e 300mm em cada lado é posicionada sobre um bloco isolante. A superfície quadrada superior da placa de gelo encontra-se exposta a um escoamento ambiente de 25oC, com um coeficiente convectivo de 25W/m2K. Considerando que a superfície do gelo encontra-se à temperatura de 0oC, determine o tempo necessário para fusão completa da placa, considerando a densidade do gelo de 920kg/m3 e o calor latente de fusão de 334kJ/kg. 5) Equipamentos eletrônicos de potência são instalados sobre um dissipador de calor que possui área superficial de 0,045m2 e emissividade de 0,8. Quando os equipamentos eletrônicos produzem uma potência total de 20W e a temperatura da vizinhança vale 27oC, a temperatura da superfície do dissipador vale 42oC. Determine a temperatura média do dissipador para produção de 30W, se as condições da vizinhança não se alterarem. 6) Uma superfície de 400oC de temperatura está separada de uma corrente de ar por uma camada de isolante térmico com espessura de 25mm e condutividade térmica de 0,1W/mK. Se a temperatura do ar é 35oC e h=500W/m2K, determine a temperatura superficial externa do isolante. 7) Um lingote de aço com k=15W/mK possui temperatura a 10mm de profundidade igual a 50oC e a 20mm de profundidade igual a 40oC. Para um escoamento externo de 100oC, determine o coeficiente convectivo do ar.