EXERCÍCIOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR – 1ª UNIDADE

CURSO : ENGENHARIA MECANICA

EXERCÍCIOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR – 1ª UNIDADE

1. Para prevenir queimaduras nas pessoas que usam os teleféricos nas estações de ski, o serviço meteorológico sempre informa, além da temperatura do ar, a sensação térmica devida aos ventos gelados, chamada de windchill. Na realidade a sensação térmica (windchill) não é diretamente medida, mas sim, estimada uma temperatura onde a perda térmica fosse equivalente àquela devida aos ventos.

Suponha que os humanos possuem em média uma camada de 3 mm de pele, e abaixo dela a temperatura do corpo deva ser mantida a 35° C. A condutividade desta camada é de 0,35 W/ m K. Se o ar está a -20° C e os ventos sopram a cerca de 65 km/h, o coeficiente de convecção do ar alcança um valor de 75 W/ m2 °C. Qual é a queda de temperatura da pele alcançada pelo efeito do windchill?[pic 1]

1. A parede de uma casa é composta de 2 camadas de madeira, cada uma com 2,5 cm de espessura. Para fixar uma camada na outra são utilizados pregos para reforçar, de modo que a área total dos pregos é apenas 0,5 % da área da parede. Há uma diferença de 20° C entre o lado externo e interno da casa. Qual é a parcela de perda de calor que é devida aos pregos?[pic 2]

                                                                     

                                                                     Condutividades : Prego – 43 W / m K

                                                                                                 Madeira – 0,15 W / m K

                                         

                         

1. Um tubo de cobre com 2,5 cm OD e 2 cm ID transporta oxigenio líquido a -183° C para ser estocado em uma espaçonave, a uma vazão de 0,04 m3/min. O ar ambiente está a 21° C e tem um ponto de orvalho de 10° C. Um isolamento com condutividade térmica de 0,02 W / m K necessita ser aplicado de modo a prevenir condensação externa no tubo. Considerando um coeficiente externo combinado hr + hc de 17 W / m2 K, qual a espessura do isolamento necessário? Considere ainda que o coeficiente interno hi é muito elevado.                        

[pic 3]

1. O material que envolve o núcleo de um reator nuclear pode ser idealizado como sendo uma placa plana com 25 cm de espessura e condutividade térmica de 35 W / m K. A radiação penetrando na placa gera calor a uma taxa que decresce exponencialmente de 187,6 kW /  m3 na superfície interna até 18,76 kW/ m3 a  a 12,5 cm da superfície interna. Se a superfície exterior é mantida a 38° C, determine a temperatura da superfície interior. Dica : determine a equação que descreve a variação da taxa de geração com uma expressão do tipo q(x) = q(0) . e-Cx.

[pic 4]

[pic 5]

 

 

1. Considere que a casa da figura possui paredes de de tijolo, cuja condutividade é 0,4 Btu/ h ft °F, 9 ft de altura e espessura de 1 ft. Duas das paredes da casa tem 40 ft de comprimento e as outras duas 30 ft. A casa é sempre mantida a 70° F, mesmo a temperatrura externa variando. Em um certo dia, observou-se que a temperatura da parede interna da casa ficava em 55° F enquanto a temperatura externa permanecia durante o dia em 45° F por 10 hs, e em 35° F, durante a noite pelas 14 hs restantes. Determinar a quantidade de calor perdida pela casa durante 1 dia, e o custo do calor perdido, considerando um custo da energia elétrica de $ 0,09/kWh

[pic 6]

1. Considere um forno cúbico de 10 ft, 10 ft e 10 ft cuja parte superior e lado podem ser tomadas como corpo negro e cuja superfície base tem uma emissividade ε = 0,7. A base, topo e superfícies do lado da fornalha são mantidas a temperaturas uniformes de 800 R, 1600 R e 2400 R, respectivamente.

1. Determine a taxa líquida de transferência de calor de radiação entre a base e as superfícies laterais
2. A base e as superfícies superiores. Além disso, determine a taxa líquida de transferência de calor de radiação à superfície da base.

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

 

                         

...