Estes exercícios deverão ser entregues impressos juntamente com os códigos em Matlab e seus respectivos gráficos.

Apresentação turma 181 dia 29/10/2015 (conforme agendamento)

turma 381 dia 26 e 29/10/2015 (conforme agendamento)

1. Uma junta de termopar, que pode ser aproximada por uma esfera, é usada para medir a temperatura de uma corrente gasosa. O coeficiente convectivo entre a superfície da junta e o gás é igual a h = 400 W /(m2.K) e as propriedades termofísicas da junta são k = 20 W/(mK), c = 400 J/(kgK) e p = 8500 kg/m3. Existe troca de calor por radiação com as paredes do duto que confina a corrente gasosa. Com as paredes do duto a 400ºC e a emissividade da junta do termopar de 0,9, calcule a temperatura da junta no regime estacionário. Também determine o tempo para a temperatura da junta aumentar de sua condição inicial a 25ºC até uma temperatura que está a 1ºC do valor no regime estacionário.

Compare os perfis de temperatura encontrados utilizando os valores de coeficiente de convecção de 200, 400, 800 W /(m2.K)

2.

3. Processos em batelada são frequentemente usados em operações químicas e farmacêuticas para obter uma composição química desejada no produto final e tipicamente envolvem uma operação de aquecimento transiente para levar os reagentes da temperatura ambiente para a temperatura necessária nos processos.

Qual é o tempo necessário para a substância ser aquecida de 300 a 400 K, com um comprimento de serpentina de 22 m? Em um segundo processo, caso a substância for aquecida em 60 minutos, qual é o comprimento necessário da serpentina submersa?

4. Imagine uma barra longa isolada em todas as faces. Na posição x=0 é mantida a T1 e na posição x = L a barra é mantida a T2. No instante inicial a barra encontrasse a temperatura To. Considere as propriedades físicas constantes. Determine o perfil de temperatura dinâmico na barra.

5. Em um processo de moldagem de placas finas, aço fundido deixa um molde com uma fina casca sólida e o material fundido se solidifica quando a placa é resfriada rapidamente por jatos de água no caminho para uma seção de rolos. Uma vez totalmente solidificadas, as placas continuam o resfriamento, sendo trazidas para uma temperatura aceitável para o manuseio. É nessa parte do processo que temos interesse. Considere uma placa sólida de aço a densidade, ρ = 7800[kg/m3, o calor específico a pressão constante, Cp = 700 J/kg.K, condutividade térmica, k= 30 W/mK, com 200 mm de espessura, inicialmente a uma temperatura uniforme Ti = 1400 ºC. A placa é resfriada nas suas superfícies superior e inferior por jatos d’água (T∞ = 50ºC), que mantêm um coeficiente convectivo aproximadamente uniforme de h = 5000 W/m2.K em ambas as superfícies.

6. Um produto plástico moldado (ρ = 1200 kg/m3, Cp = 1500 J/kg.K, k= 0,30 W/m.K), é resfriado pela exposição de uma superfície a uma série de jatos de ar, enquanto a superfície oposta é isolada. O produto pode ser aproximado por uma placa de espessura L = 60 mm, que se encontra inicialmente a uma temperatura uniforme de Ti = 80ºC. Os jatos de ar estão a uma temperatura T∞ = 20ºC e fornecem um coeficiente convectivo h = 500 W/m2.K na superfície resfriada.

7. Projetar um trocador de calor capaz de efetuar o resfriamento do óleo hidráulico ISO VG 68. A temperatura de entrada e de saída deste óleo no trocador de calor é de 80ºC e 40ºC respectivamente. É utilizado como fluido refrigerante água. A vazão e a pressão do óleo no trocador de calor são as mesmas do elevador de carga hidráulico (m = 0,17 kg/s).