OS FENÔMENOS DE TRANSPORTE

MARATONA DE ESTUDOS

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

1- Uma janela de vidro duplo (cada um com espessura de 4 mm) possui uma camada de ar de 1 cm entre os vidros, onde ocorre apenas condução, pois o ar está parado. O ar do ambiente externo está a -10°C com um coeficiente convectivo de transferência de calor de 175 W/m²K. A superfície da camada de vidro em contato com o ambiente interno está a 298 K. Considere a condutividade do vidro= 0,7 e a do ar 0,02W/mK. Determine:

A) O fluxo de calor

B) A temperatura mais baixa na camada de ar.

2- Uma esfera oca de alumínio (k=237 W/mK) com um aquecedor elétrico no seu centro é usada em ensaios para determinar a condutividade térmica de materiais isolantes. O raio interno da esfera é 0,15 m e o externo é 0,18 m. O ensaio é feito em condições de regime permanente com a superfície interna do alumínio mantida a 250oC. Num certo ensaio, a superfície externa é revestida por uma casca esférica isolante, com espessura de 0,12m. O sistema fica num ambiente com a temperatura do ar a 20oC e o coeficiente de convecção na superfície externa é 30 W/m2.K. Determine a condutividade térmica do isolamento quando a dissipação do aquecedor, em regime, permanente, for 80 W.

3- Considere uma tubulação de cobre de 20 metros de comprimento, diâmetro interno de 30 cm e parede com espessura de 2 cm. A parede interna do tubo está à 50ºC e a temperatura ambiente é de 20ºC. Calcule:

I – a taxa de calor perdida para o meio ambiente;

II – a espessura que deve ter o isolante para que a taxa de calor seja reduzida à metade, considerando-se que a resistência convectiva externa se mantenha a mesma;

III – a temperatura na interface cobre e isolamento

Condutividade Térmica do Cobre: 450 W/(mºC)

Condutividade Térmica do Isolante: 0,085 W/(mºC)

Coeficiente Convectivo Externo: 0,5 W/(m2ºC)

4- Um tanque aberto de formato cúbico contém água mantida a uma temperatura de 150oC. As paredes do tanque possuem uma espessura de 15cm e a condutividade térmica é 10 W/m.K. Considere, ainda, que a temperatura ambiente é 20oC e os coeficientes de convecção interno e externo sobre as paredes do tanque são 60W/m2K e 25W/m2K, respectivamente. Dessa forma, calcule a perda de calor do tanque para o ambiente.

5- Em uma área industrial, um duto de seção reta retangular transporta uma corrente de gás a 250oC através de um ambiente a 30oC. Os valores do coeficiente de convecção associados ao escoamento da corrente de gás e ao movimento do ar no meio exterior são respectivamente, 400W/m2K e 20W/m2K. Visando a garantir a integridade dos trabalhadores envolvidos na operação, é necessário instalar uma camada de isolamento térmico (condutividade térmica 0,1W/mK) de forma que a temperatura da superfície exposta para o ambiente não ultrapasse 50oC. Considerando-se a resistência térmica condutiva na parede do duto desprezível, calcule a espessura mínima dessa camada de isolamento. Considere área de cada parede unitária.

6-