Exercícios

Transferência de Calor 1

1o PROBLEMA: Um tubo de ferro fundido de 10 cm de diâmetro interno e 11,5 cm de diâmetro externo é isolado com 2 cm de lã de vidro (k = 0,055 W m.K). A superfície interna do tubo está a 205 C e a superfície externa está a 32C. Determine a taxa de troca de calor considerando o regime permanente, por unidade de comprimento do tubo.

• 2o PROBLEMA:Um fio elétrico é utilizado como elemento aquecedor. A potência gerada é de 2 kW e a condutividade térmica do material do fio é k = 15 W / m.K. O diâmetro do fio é D = 4 mm e o comprimento L = 0,5 m. Se a temperatura superficial do fio for Tsup = 105 C, determine a temperatura no centro do mesmo.

• Exercício 3: Um cilindro vertical de altura H = 0,10 m e diâmetro d = 0,05m é colocado sobre um pedestal isolado. O cilindro de alumínio está inicialmente a 30oC e o ambiente está a 400oC. As condições ambientais são tais que o coeficiente de troca de calor por Convecção – Radiação é igual a 500 W/m2K. Deseja-se saber (a) o instante em que a temperatura do cilindro alcança 200oC e (b) o calor trocado pelo cilindro até este instante, (c) o calor trocado pela superfície lateral até este instante e (d) o calor total trocado pelo ambiente e cilindro após o regime permanente ter sido alcançado.

• Propriedades do material:

• Uma pessoa coloca maçãs em um freezer que está a -15C de forma a resfriá-las rapidamente para visitantes que devem chegar logo. Inicialmente, as maçãs estão a 20 C, temperatura uniforme, e o coeficiente de troca de calor por Convecção na superfície das maçãs é de 8 W/m2.K. Modelando as maçãs como esferas de 9 cm de diâmetro e considerando que as suas propriedades sejam massa específica = 840 kg/m3; calor específico = 3,81 kJ/kg.K e k = 0,418 W/m.C, determine as temperaturas no centro e na superfície das maçãs em 1 hora. Determine ainda a quantidade de calor trocado em cada maçã.

• Exercício 5: Uma barra longa de 5 mm de diâmetro tem uma ponta mantida a 100oC . A superfície lateral da barra está exposta ao ar ambiente que está a 25oC e tem um coeficiente de troca de calor por convecção igual a 100 W/m2K. Considerando os materiais cobre, ferro e aço inoxidável 304, pede-se determinar (a) o comprimento das aletas para que o modelo de aletas longas seja plausível, (b) a distribuição de temperaturas ao longo da barra construída em e (c) os respectivos calores trocados?