heat transfer exercise
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UNIVERSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE CINCIAS E TECNOLOGIAS
ENGENHARIA MECATRONICA
TRANSFERENCIA DE CALOR
RESOLUO DO TPC02
Discente: Mrio Rafael Jos
Docente: Eng. Jacinto E. Laquene
Beira aos 25 de Maro de 2015
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Exercicio 02
Oxignio lquido que possui ponto de ebulio de 90K e calor latente de vaporizao de 214
kJ/kg, armazenado num recipiente esfrico cuja superfcie externa possui o dimetro de 500
mm e est a temperatura de -10 C. O recipiente colocado num laboratrio, cujo ar e paredes
se encontram a 25C.
a) Se a emissividade da superfcie frde 0,20 e o coeficiente de transferncia de calor
associado a conveco natural da superfcie exterior do recipiente de 10 W/mK, qual
a taxa emkg/s a queo vapor de oxignio retirado?
Para reduzir a perda de oxignio por evaporizao, uma camada de isolamento trmico
deve ser aplicada sobre a superfcie externa do recipiente. Considere o uso de um
isolamento na base de uma manta isolante laminada , de folha de alumnio e vidro, com
condutividade trmica e emissividade da superfcie iguais a k = 0,00016 W/mKe = 0,20
respectivamente.
b) Se o recipiente fr coberto com uma camada de isolamento com 10 mm de espessura,
qual ser a reduo percentual na perda de oxignio em relao ao recipiente
semisolamento; e
c) Calcule e plote a taxa de evaporizao do oxignio (kg/s) em funo da espessura da
camada de isolamento trmico para 0 < = t < = 50 mm com passo de 10 mm.
Dados
L= 214
= 500 = 0,5
= 0,20
= 10
2
= 263
= 298
= 5,67 108
24
r = 263
= 298
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Assume-se:
A transferencia de calor constante uma vez que no h nenhuma indicao de
qualquer alterao com o tempo.
As propriedades trmicas so constantes.
A transferncia de calor unidimensional.
a)
= 1 = 0 porque a diferena entre raio externo e raio interno iqual a zero (2 1 = 0)
=
= =1
= + = + (2 +
2)( + )
= 11,004983153
2
= 2 = 0,785398163
=1
11,0049831530,785398163= 0,115696637
= 2
=
(298 263)
0,115696637= 302,5152754
=
=
302,5152754
214103= 1,4136 103
0
-
b) Dados
= 0.51
= 0,20
= 0,00016 /
=
= +
=2 1
=
2 1212
=0,51 0,5
20,50,5216105= 76,51679956
= + = 76,51679956 + 0,115696637 = 76,6324962
= 2
=
298 263
76,6324962= 0,456725302
() =
=
0,456725302
214103= 0.00213103
% = ()
100% =
(1,4136 103 0.00213103)
1,4136 103100%
% = 99,8%
c)
2 1 =
= 1+2 = 1,41103 +
3540,00016(0,0625 + 0,25)
Dividimos toda a equao por t teremos:
= 1,41103 + 43,98 + 0,0175
= 0,01891 +43,98
1
2
= 298
-
t m(t)=0,01891+43,98/t
0 0,1891
10 4,41691
20 2,21791
30 1,48491
40 1,11841
50 0,89851
0.01864
0.51864
1.01864
1.51864
2.01864
2.51864
3.01864
3.51864
4.01864
4.51864
0 10 20 30 40 50