Lista de Exercícios - Transmissão de Calor - UCAM

Universidade Cândido Mendes Disciplina Transmissão de Calor Professor Aaron Santos Lista 1 Problema 1 Problema 2 Problema 3 Problema 4 Uma janela possui 80 cm de largura e 50 cm de altura O vidro da janela possui 7 mm de espessura condutividade térmica de 14 WmK Considerando uma casa localizada em uma região de clima frio onde a temperatura interna é de 20 ºC e a temperatura externa é 10 ºC qual é a perda de calor através da janela Quais são os valores da temperatura nas superfícies interna e externa da janela Os coeficientes de transferência convectiva de calor são 10 Wm 2 K e 80 Wm 2 K no interior e no exterior da casa respectivamente Resposta 1021 W 55 ºC e 68 ºC 2 Resolvido em sala de aula Problema 5 A janela do exemplo anterior foi substituída por um modelo adequado a baixas temperaturas composto de duas placas de vidro de 7 mm de espessura afastadas e ntre si por um espaço de 7 mm preenchido com ar condutividade térmica 0025 Wm K Qual é o percentual de redução na taxa de transferência de calor em relação à janela convencional Considerar que o ar entre as placas permanece imóvel Problema 6 Imagine que o morador da casa citada nos problemas anteriores resolveu sair ao ar livre em um dia em que a temperatura era 15 ºC Neste dia não estava ventando e o coeficiente de transferência convectiva de calor em sua pele era 25 Wm2 K Considerando que o seu rosto possua uma camada de pele plana de 3 mm condutividade térmica 037 Wm k cuja face interna esteja mantida a 36 ºC em fun ção do seu metabolismo qual será a temperatura da superfície externa da pele do nosso morador admitindo condições de regime permanente Problema 7 Mais tarde noss o morador voltou a sair de casa A temperatura externa era a mesma mas agora havia um vento de 30 kmh Este fato acarretou o aumento do coeficiente de transferência convectiva de calor sobre seu rosto para 50 Wm 2 K Qual será a nova temperatura na superfície da pele do morador Problema 8 Considerando um dia sem vento qual deveria ser a temperatura do exterior para que o rosto do morador estivesse na mesma temperatura indicada na condição anterior Em função dos resultados obtidos como você interpretaria o conceito de sensação térmica Problema 9 Vapor saturado a uma pressão de 209 psig escoa no interior de uma tubulação de aço carbono condutividade térmica 50 Wm K com diâmetro de 2 in sch 40 Os coeficientes de convecção interno e externo são 5680 Wm 2 K e 25 Wm 2 K respectivamente O ar exterior está a 25 ºC Desconsiderando os efeitos da radiação térmica determinar a taxa de transferência de calor perdida para o ambiente por unidade de comprimento do tubo Resposta 4794 W Problema 10 Considere agora que o tubo do exemplo anterior está recoberto com uma camada de isolamento K Determinar o percentual de redução da térmico de 3 cm de espessura e condutividade térmica 007 Wm k taxa de transferência de calor Resposta 873 Problema 11 Um pequeno tanque cilíndrico com aquecimento elétrico será construído por sobre uma estrutura metálica suspensa em uma planta piloto objetivando o armazenamento de um aditivo de polimerização a 80 ºC As dimensões do tanque são 1 m de diâmetro e 15 m de altura construído em chapa de aço ca rbono condutividade térmica 50 Wmk de 05 cm de espessura Este tanque receberá uma camada de isolamento térmico de 2 cm de espessura e condutividade térmica 01 Wm K Estimando o coeficiente de convecção no interior do tanque igual a 100 Wm 2 K e no exterior igual a 20 Wm 2 K e a temperatura ambiente na unidade industrial igual a 30 ºC dimensionar a potência do dispositivo de aquecimento a ser instalado Problema 12 Um tubo de 14 in de diâmetro transporta um fluido refrigerante a 0 ºC em um laboratório com temperatura ambiente igual a 25 ºC Inicialmente este tubo se encontra sem isolamento térmico e visando reduzir a taxa de transferência de calor do ambiente para o fluido propõese o recobrimento do tubo com uma camada de isolamento de 1 cm de espessura com condutividade térmica 015 Wm K Estimando o coeficiente de convecção para o ambiente externo igual a 10 Wm 2 K analisar a viabilidade da solução proposta calculando a variação no fluxo térmico transferido Considerar que as resistências convectiva interna e condutiva da parede do tubo são desprezíveis Problema 13 Resolvido em sala de aula Problema 14