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Engenharia Mecatrônica ·
Transferência de Calor
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IFES INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAMPUS SÃO MATEUS Curso Engenharia Mecânica Disciplina Transferência de Calor II Professor Artur Guimarães Maioli Data 19102023 LISTA DE EXERCÍCIOS 2 CONVECÇÃO INTERNA E CONVECÇÃO NATURAL VALOR 50 PONTOS PRAZO DE ENTREGA 10112023 Exercício 1 Os perfis de velocidades e de temperaturas para o escoamento laminar em um tubo com raio 𝑟0 10 mm têm as formas 𝑢𝑟 011 𝑟 𝑟0 2 𝑇𝑟 3448 75𝑟 𝑟0 2 188𝑟 𝑟0 4 com unidades de ms e K respectivamente Determine o valor correspondente para a temperatura média média de mistura 𝑇𝑚 nessa posição axial Exercício 2 Ar a 𝑝 1 atm e uma temperatura 𝑇𝑚𝑒𝑛𝑡 100C entra em um tubo de parede delgada diâmetro 𝐷 5 mm e longo 𝐿 2 m Um fluxo térmico constante é aplicado ao ar a partir das paredes do tubo A vazão mássica do ar é 𝑚 135 106 kgs Se a temperatura da superfície do tubo em sua saída for de 𝑇𝑠𝑠𝑎𝑖 160C determine a taxa de transferência de calor entrando no tubo Determine as propriedades a 𝑇 400 K Exercício 3 A seção de evaporação de uma bomba de calor está instalada no interior de um grande tanque de água que é usado como uma fonte de calor durante o inverno À medida que a energia é extraída da água ela começa a congelar criando um banho de água e gelo a 0C que pode ser usado para o resfriamento do ar durante o verão Considere condições para o resfriamento durante o verão nas quais o ar é passado pelo interior de um conjunto de tubos de cobre cada um com diâmetro interno 𝐷 50 mm submerso no banho de água e gelo Se o ar entra em cada tubo a uma temperatura média de 𝑇𝑚𝑒𝑛𝑡 24C e a uma vazão de 𝑚 001 kgs qual comprimento de tubo 𝐿 fornecerá uma temperatura na saída 𝑇𝑚𝑠𝑎𝑖 14 C Exercício 4 Determine o coeficiente de transferência de calor médio nas paredes verticais com 25 m de altura de uma casa na qual o ar interior e a temperatura superficial das paredes são a 20 e 10C b 27 e 37C Exercício 5 Uma tubulação de vapor horizontal sem isolamento térmico passa através de uma grande sala cujas paredes e o ar ambiente estão a 300 K A tubulação com 150 mm de diâmetro tem uma emissividade de 085 e uma temperatura superficial externa de 400 K Calcule a perda de calor por unidade de comprimento da tubulação
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IFES INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAMPUS SÃO MATEUS Curso Engenharia Mecânica Disciplina Transferência de Calor II Professor Artur Guimarães Maioli Data 19102023 LISTA DE EXERCÍCIOS 2 CONVECÇÃO INTERNA E CONVECÇÃO NATURAL VALOR 50 PONTOS PRAZO DE ENTREGA 10112023 Exercício 1 Os perfis de velocidades e de temperaturas para o escoamento laminar em um tubo com raio 𝑟0 10 mm têm as formas 𝑢𝑟 011 𝑟 𝑟0 2 𝑇𝑟 3448 75𝑟 𝑟0 2 188𝑟 𝑟0 4 com unidades de ms e K respectivamente Determine o valor correspondente para a temperatura média média de mistura 𝑇𝑚 nessa posição axial Exercício 2 Ar a 𝑝 1 atm e uma temperatura 𝑇𝑚𝑒𝑛𝑡 100C entra em um tubo de parede delgada diâmetro 𝐷 5 mm e longo 𝐿 2 m Um fluxo térmico constante é aplicado ao ar a partir das paredes do tubo A vazão mássica do ar é 𝑚 135 106 kgs Se a temperatura da superfície do tubo em sua saída for de 𝑇𝑠𝑠𝑎𝑖 160C determine a taxa de transferência de calor entrando no tubo Determine as propriedades a 𝑇 400 K Exercício 3 A seção de evaporação de uma bomba de calor está instalada no interior de um grande tanque de água que é usado como uma fonte de calor durante o inverno À medida que a energia é extraída da água ela começa a congelar criando um banho de água e gelo a 0C que pode ser usado para o resfriamento do ar durante o verão Considere condições para o resfriamento durante o verão nas quais o ar é passado pelo interior de um conjunto de tubos de cobre cada um com diâmetro interno 𝐷 50 mm submerso no banho de água e gelo Se o ar entra em cada tubo a uma temperatura média de 𝑇𝑚𝑒𝑛𝑡 24C e a uma vazão de 𝑚 001 kgs qual comprimento de tubo 𝐿 fornecerá uma temperatura na saída 𝑇𝑚𝑠𝑎𝑖 14 C Exercício 4 Determine o coeficiente de transferência de calor médio nas paredes verticais com 25 m de altura de uma casa na qual o ar interior e a temperatura superficial das paredes são a 20 e 10C b 27 e 37C Exercício 5 Uma tubulação de vapor horizontal sem isolamento térmico passa através de uma grande sala cujas paredes e o ar ambiente estão a 300 K A tubulação com 150 mm de diâmetro tem uma emissividade de 085 e uma temperatura superficial externa de 400 K Calcule a perda de calor por unidade de comprimento da tubulação