Exercícios_Unidade_01_TC_Conceitos_Definições_2014_2(1)

7/23/2019 Exerccios_Unidade_01_TC_Conceitos_Definies_2014_2(1)

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unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

Lista de Exerccios Propostos Unidade - 01

Fenmenos de Transporte II

Conceitos e Definies Bsicas

Aluno: ________________________________

Primeiro Semestre 2014_2


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1. A parede de um forno industrial construda de tijolo refratrio com espessura de 0,15m econdutividade trmica de 1,7 w/mc. Medies realizadas em regime estacionrio revelaramtemperaturas de 1250 c e 1150 c nas superfcies internas e externas das suas paredes,respectivamente. Determinar a taxa de perda de calor em (W) atravs das suas paredesconsiderando dimenses de (0,5 x 3,0)m?


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2. Uma tubulao de vapor sem isolamento trmico passa atravs de uma sala onde o ar e a paredeencontram-se a 25c. O dimetro externo do tubo de 6in, a temperatura de sua superfcie est a200c e apresenta emissividade de 0,8. Se o coeficiente associado com a transferncia de calor porconveco natural na superfcie do tubo para o ar de 15 w/m2c, qual a taxa de perda de calor pormetro de comprimento de tubo.


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3. A resistncia eltrica de um aquecedor industrial fabricada com fio de ao inoxidvel decondutividade trmica 19 w/mc e com 3mm de dimetro. Atravs do fio passa uma correnteeltrica de 200A. A resistividade do fio do ao inoxidvel pode ser tomada como 70 cm. Ofio tem um comprimento de 1 m. O aquecedor deve funcionar e manter a temperatura da gua em110 c. Considerando que o coeficiente de transferncia de calor por conveco entre a superfciedo fio e gua de 4000 w/m2c, determinar a temperatura na superfcie do fio.


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4. Gases quentes de produtos de combusto de uma caldeira passam por uma chamin construda detijolo com 15 cm de espessura. O tijolo possui uma condutividade trmica de 1,2 W/m C. Emcondies de regime estacionrio a temperatura da superfcie interna da parede da chaminencontra-se a 250 c. A transferncia de calor por conveco natural entre a parede externa dachamin e o ambiente externo 20 w/m2c. Determine a temperatura na parede externa dachamin sabendo-se que a temperatura do ambiente externo encontra-se a 30c.


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5. A cmara fria tem dimenses retangulares de (1,5 x 1,5 x 1,5)m. Qual deve ser a espessuramnima de um isolamento base de espuma de poliestireno (k=0,030 w/mc ) a ser aplicado nas

paredes laterais, fundo e tampa da cmara fria para garantir que a carga trmica que entra nofreezer seja inferior a 500w. Em condies de regime permanente as superfcies internas eexternas da cmara so mantidas respectivamente na temperatura de (10c e 35 c).


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6. Duas grandes placas paralelas, uma delas na temperatura uniforme de 500c e a outra a 1000cesto separadas por um gs inerte. Admitindo-se que as placas sejam emissores perfeitos e que aconveco desprezvel, determine a taxa de troca de calor entre as mesmas por metro quadradode parede.


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7. Uma esfera de 10 cm de dimetro est suspensa dentro de uma grande cmara evacuada cujaparede interna mantida a 300c. Se a superfcie da esfera tem emissividade de 0,85 e mantida a500c, desprezando efeitos de conveco, determine a taxa de perda de calor da esfera para as

paredes da cmara.


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8. Perde-se calor por conveco e radiao, atravs da parede externa de um tubo de 2m decomprimento e 5cm de dimetro externo para o ambiente na temperatura de 0c. A temperatura na

parede externa do tubo encontra-se a 125c. Sabendo-se que o coeficiente de transferncia de calorpor conveco entre a superfcie do tubo e o ambiente de 15w/m2c e admitindo-se condies decorpo negro. Determinar a taxa de perda de calor?


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9. Uma placa muito fina e delgada de cobre com condutividade trmica de 385 w/mc perfeitamente isolada em uma de suas faces impedindo a transferncia de calor atravs da mesma.A outra face recebe um fluxo de calor de radiao de 1500 w/m 2. O coeficiente de convecoentre a placa e o ambiente que est na temperatura de 42c de 15 w/m2c. Nas condies deregime permanente determinar a temperatura da placa de cobre.

Parede Delgada de cobreParede Isolante

Fluxo de calor de Radiao


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10.gua no interior de uma panela aquecida utilizando um aquecedor eltrico. A gua mantida natemperatura de 95C. O coeficiente de conveco da gua de 50 w/m2c. A parede da panela feita de chapa delgada de cobre. Determinar a temperatura da parede da panela sabendo-se que atemperatura do ar na parte externa da parede da panela encontra-se a 25C com coeficiente deconveco de 5 w/m2c.


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11.Uma esfera de 10 cm de dimetro aquecida internamente por um sistema de aquecimento

eltrico mantendo-se uma potncia em regime permanente de 285 W. A esfera perde calor porconveco para o ambiente. Sabendo-se que a diferena de temperatura entre a parede externa daesfera e o ambiente de 50c, determinar o coeficiente de conveco.


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12.Uma placa lisa, cuja temperatura encontra-se a 90C, est em contato com gua mantida a umatemperatura mdia de 25C. Sendo o coeficiente de conveco entre a placa e o filme de guaigual a 200 w/m2c, determinar a transferncia de calor por metro quadrado da placa durante otempo de 5 horas.


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13.Um recipiente esfrico metlico com parede delgada usado para armazenar oxignio lquido na

temperatura de (-) 220 C. O recipiente possui um dimetro de 0,6 m e coberto por uma camadade um isolamento trmico composto de p de slica com vcuo nos interstcios que apresenta umacondutividade trmica de 0,025 w/m2c. O isolamento possui espessura de 50 mm, e a suasuperfcie externa est exposta ao ar ambiente onde a temperatura encontra-se a 27c. O

coeficiente de transferncia de calor por conveco do ar conhecido e vale 20 w/m

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c. O calorlatente de vaporizao e a massa especifica do oxignio lquido so respectivamente 2,0 x 105j/kg e 804 kg/m3, determinar:

a) A taxa de transferncia de calor para o nitrognio lquido;b) A taxa mssica perdida de nitrognio;


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14.Atravs de uma placa de ao carbono (k = 60 w/m.c) de (50cm x 75cm) e 2 cm de espessura,passa uma taxa de transferncia de calor da ordem de 2500w. A temperatura de uma das faces daplaca 250c. Determinar a temperatura da outra face da placa.


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15.Deseja-se que o fluxo de calor atravs de um bloco de amianto (k = 0,74 w/m.c) seja de nomximo 5000 w/m, para uma diferena de temperatura de 200c entre as suas faces. Qual deveser a espessura do bloco nestas condies?


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16.Uma secadora utiliza ar secar roupa. O ar da secadora aquecido por uma resistncia eltrica queutiliza uma chave TERMO-ESTTICA para controle de potncia fornecida para a resistnciaeltrica limitada temperatura mxima requerida no processo. A chave TERMO-ESTTICAencontra presa a uma junta isolante que por sua vez se encontra montada sobre a parede dosecador. A chave TERMO ESTTICA delgada e foi projetada para abrir 150c. Determinar a

potncia a ser fornecida para a resistncia eltrica de tal modo que a temperatura do ar sejatambm controlada e mantida a no mximo 60c. Nas condies de regime permanente ocoeficiente de transferncia de calor por conveco entre o ar e a superfcie exposta da chaveTERMO-METLICA de 25 w/ m2 C. A rea da chave TERMO-ESTTICA de 800 cm x650 cm.

Parede da Secador

Junta Isolante

Chave Termo-esttica Resistncia EltricaCorrente de Ar Tmx=60 c

TTemperatura de aberturada chave = 150 c


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17.Um sistema de vcuo utilizado na refrigerao de semicondutores de microcircuitos eletrnicos, mostrado abaixo. O sistema composto por uma base plana de dimetro 0,85m, comemissividade de 0,70 mantida a 600c por um aquecedor eltrico. Um invlucro mantido a 40c

por uma camisa de refrigerao alimentada com nitrognio lquido. A base do sistema encontra-seisolada termicamente no seu lado inferior.Determinar:1. A potncia que deve ser fornecida ao aquecedor da base do sistema de vcuo em condies de

equilbrio;2. A vazo em massa de nitrognio lquido necessrio a camisa de refrigerao, sabendo-se que o

calor de vaporizao de 125 Kj / kg.3.

Parede do Sistema Camisa com Nitrognio

Vcuo

q Radiao

Sada de N2 Entrada de N2

Base do Sistema AquecedorEltrico

Isolante


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18.Sabe-se que na maioria dos processos de troca de calor a transferncia de calor por conduo,conveco e radiao pode ocorrer em separado e/ou simultaneamente. Neste sentido identifiquetodos os processos de transferncia de calor que contribuem para o resfriamento do caf colocadoem um recipiente completamente fechado e cheio de caf, conforme figura abaixo.

Frasco plstico

Espao com ar

Cobertura Plstica

Vizinhana

CAF

QUENTE

AR AMBIENTE

SENTIDO DO FLUXO DE CALOR


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19.Fazer uma pesquisa bibliogrfica envolvendo os processos, conceitos, definies e as leis bsicasenvolvendo transferncia de calor por conduo, conveco e radiao.


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20.Fazer uma pesquisa bibliogrfica e apresentar uma tabela apresentado:

Condutividade trmica de materiais isolantes (10) e condutores (10) - Fazer uma anlise entrecomparativa dos valores pesquisados;

Coeficiente transferncia de calor por conveco de lquidos (10) e gases (10) - Fazer umaanlise entre comparativa dos valores pesquisados;

Emissividade (10) - Fazer uma anlise entre comparativa dos valores pesquisados

Nota: Lembrar que respectivas propriedades variam com a temperatura.

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