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UNIVERSIDADE DE FRANCA

ENGENHARIA QUÍMICA

FENÔMENOS DE TRANSPORTE II

PROF. ANTONIO BATISTA

Lista 3 de exercícios

1.0) Um cabo elétrico de ½ in de diâmetro externo deve ser recoberto utilizando borracha como isolante elétrico. O cabo é colocado em um ambiente com coeficiente de transferência de calor de 1,5 BTU/(h.ft2.ºF). Determine a espessura de isolamento elétrico para que ocorra dissipação máxima de calor. Considere que a temperatura do cabo é constante e igual a 150ºF e que o ambiente está a 70ºF. Calcule as taxas de dissipação térmica por unidade de comprimento de cabo para os casos com e sem isolamento.

2.0) A parede externa de uma casa pode ser aproximada por uma camada de 4” de tijolo comum (k = 0,7 W/mºC) seguida por uma camada de 1 ½” de gesso (k = 0,48 W/mºC). Que espessura de isolamento de lã de rocha (k = 0,065 W/mºC) deve ser adicionada para reduzir a transferência de calor através da parede em 80%?

3.0) Um tubo de aço de com 2 in de diâmetro é utilizado para a distribuição de vapor superaquecido. Ele é recoberto com uma camada de terra diatomácea (k = 0,058 BTU/(h.ft2.ºF)). com espessura de 1 ¼ in. Esta cobertura, por sua vez, é isolada com uma camada de 2 ½ in de asbesto (k = 0,042 BTU/(h.ft2.ºF)). A temperatura do tubo é 900ºF e a temperatura da superfície externa é de 122ºF. Determine o calor perdido por BTU/h.ft de tubo.

4.0) Calcule o raio crítico de isolamento para o amianto (k = 0,17 W/mºC) que reveste um tubo ficando exposto ao ar a 20ºC com h = 3,0 W/m2ºC. Determine a perda de calor de um tubo de 5 cm de diâmetro a 200ºC, quando coberto com o raio crítico de isolamento e sem isolamento.

5.0) Uma aleta de alumínio (k = 200 W/mºC) de 3mm de espessura e 7,5 cm de comprimento projeta-se de uma parede. A parede é mantida a 300ºC e a temperatura ambiente é de 50ºC com h = 10,0 W/m2ºC. Calcule a perda de calor da aleta por unidade de profundidade do material.

6.0) Aletas retangulares de 3mm de espessura e 2 cm de comprimento, são soldadas em uma placa plana de 1m por 1m e com 5 mm de espessura. Tanto as aletas quanto as placas são feitas de aço carbono. A superfície primária exposta é mantida a 180ºC enquanto que a superfície aletada está em contato com o ar a 20ºC.O espaçamento entre as aletas é de 7mm e coeficiente de troca de calor por convecção vale 10 W/m2ºC. Determine a troca de calor da placa. Qual seria a troca de calor sem as aletas?

7.0) Uma corrente elétrica de 8 A passa por um fio de cobre (k = 386 W/mºC) de 3 mm de diâmetro. A resistividade elétrica do cobre é de 28x10-6Ω.cm. O fio de cobre deve ser isolado com um material isolante (k = 0,08 W/mºC). O conjunto está imerso num ambiente com um coeficiente de transferência de calor por convecção de 2,0 W/m2ºC. Determine qual deverá ser a máxima temperatura na superfície do fio, sabendo que a temperatura do ambiente é de 20ºC.

8.0) Uma laje de concreto (k = 2,0 W/mºC) muito fina tem uma extremidade mantida a 20ºC a 200ºC e a outra a 50ºC. Suas dimensões são: comprimento 10m, altura 30 cm e largura 20m. Determine a perda de calor