Exercícios Resolvidos - Transferência de Calor e Dissipação Térmica

EXERCÍCIOS 6 Questão 1 Um equipamento eletrônico possui um dissipador de potência agregado à sua estrutura Tal dissipador está em um ambiente cuja temperatura do ar à qual passa por suas aletas é de T 27ºC e sua área é de 0045 m² Qual o coeficiente convectivo de calor do ar h cuja temperatura da vizinhança e da superfície são respectivamente Tviz 27ºC e Tsup 42ºC e a emissividade é de 08 A potência dissipada pelo equipamento é de 20 W R 2435 Wm²K Questão 2 Um tanque de formato cúbico é utilizado para armazenar um produto químico a 210ºC com coeficiente de película de 80 Wm²K A parede do tanque é constituída de uma camada interna à base de carbono kc 22 WmK de 40 mm de espessura uma camada intermediária de refratário kr 0212 WmK e um invólucro de aço ka 60 WmK com 10 mm de espessura Por motivo de segurança dos trabalhadores a temperatura da superfície externa do aço não deve ser maior que 60ºC Considerando que a temperatura ambiente é 30ºC com coeficiente de película externo de 20 Wm²K determine a a espessura mínima do refratário para atender a condição de segurança b a temperatura da superfície externa do aço se a camada de refratário for substituída por uma de isolante ki 00289 WmK de mesma espessura L1 40 mm 004 m L2 10 mm 001 m k1 22 WmK k2 0212 WmK k2 00289 WmK k3 60 WmK h1 80 Wm²K h 20 Wm²K T1 210 C T5 60 C T6 30 C Atividade Transferência de Color Ex Exercícios 6 1 Dados As 0045 m² Ts 42ºC T 27ºC Tviz 27C ε 08 Į 20 W σ 56710⁸ Wm²K⁴ Hipóteses Constante de StefenBoltzmann Transferência do Calor por convecção e Irradiação Regime Permanente 6 Com geração de Calor Propriedades termofísicas constantes Circuito Térmico qtotal qrad qcov qgerro qsai qger 0 qsai qger qsaí qcov qsai 20 W qrad qcov 20 W Cálculo Taxa do Calor por Radiação qrad ε σ As Ts⁴ T⁴ 08 567 10⁸ W m² K⁴ 31512¹⁴ 30012⁴ 08 567 10⁸ Wm² K⁴ 0045 m² 17456 10¹²⁴ qrad 35631 W tilibra 20 W 35631 W qcov qcov 164369 W 2011 W Cálculos do Coeficiente Convectivo qcov h As ΔT 164369 W h 0045 m² 31512 30012 164369 W h 0045 m² 1512 h 164369 W 0045 m² 1512 h 2435 Wm²K 2 Dados T2 210C T2 30C h2 80 Wm²K h 20 Wm²K Δt K ΔT C K1 22 WmK δ2 40 mm 4 10² m δ2 x K2 0212 WmK δ2 x K3 60 WmK δ3 10 mm 1 10² m Ts 60C k2 00289 WmK Hipóteses Transferência do Calor por condução e Convecção Regime Permanente Sem geração de calor Transferência de calor por radiação desprezível Propriedades termofísicas constantes Circuito Térmico tilibra qtoíal q1 qc qR qa q2 O cálculo do fluxo de calor entre o Aço e o Ar oo2 q hΔT q oo2 h oo2 ΔT oo2 A A q oo2 20 W 30ºC 60ºC 600 W A m²12 m² O cálculo das temperaturas q oo1 q oo2 600 W 80 W T2 210ºC A A m² m²k ΔT12 ΔT2º q oo1 h oo1 ΔT oo2 T2 210ºC 75 k ºC J A T2 75ºC 210ºC T2 2025ºC q c q oo2 600 W 22 W T3 2025ºC A A m² m12 004 m q c k2 ΔT c 600 w 550 w T3 2025ºC A δ2 m² m²k ΔT12 ΔT2º T3 2025ºC 09167 k ºC T3 09167ºC 2025º T3 2015833ºC q A q oo2 600 W 60 W 60ºC T4 A A m² m12 001 m q A k3 ΔT A 600 W 6000 W 60ºC T4 A δ3 m² m²k ΔT12 ΔT2º 60ºC T4 01 kºC T4 01ºC 60ºC T4 601ºC o Cálculo da espessura do refrigério q R q oo1 600 W 0212 w 601ºC 2015833º A A m² m12 δ2 ΔTºC ΔT2 q R k2 ΔT R 600 W 0212 W 1414833 k A δ2 m² m12 δ2 600 W 299945 w 1 m m² 600 Wm² 1 δ2 299945 wm δ2 299945 Wm² 00499908 m 600 Wm a δ2 499908 mm Espessura mínima b o Cálculo dos fluxos de Calor q oo2 q c q R q A q oo2 A A A A h 1 T2 T oo2 k2 T3 T2 k2 T4 T3 k3 T5 T4 δ2 h 2 T oo2 T 5 T oo1 T oo2 T2 T3 T4 T5 q A L1 h 2 0 h 2 0 0 0 1 L2 0 0 12 δ2 12 δ2 0 0 1 L3 0 0 0 12 δ2 12 δ2 0 1 L4 0 0 0 0 12 δ3 12 δ3 1 L5 0 h 2 0 0 0 0 h 2 1 L1 δ2 h 12t L2 L1 h 1 0 0 h 1 0 0 1 δ2 h 12t L1 δ2 12t h L3 L1 h 1 0 0 0 h 1 0 1 δ2 12t h2 δ2 12t h2 L1 δ3 L3 h L4 L1 h 1 0 0 0 0 h 1 1 h 1 δ1 12t δ2 12t δ3 12t L1 h2 h1 L5 L1 h 1 h 1 0 0 0 0 1 h 1 δ2 12t δ2 12t δ3 12t h2 h2 T oo1 h 2 T oo2 h 1 q 1 h 1 δ2 12t δ2 12t δ3 12t h 2 h 2 210ºC 80 w 30ºC 20 w q 1 80 w 004 m 22 w m12 005 m 00289 w m12 001 m 60 w m12 80 w 20 w m 12 16800 w 600 w q 1 80 w 17321 m² 12 w 41 16200 W q 1 138568 4 16200 W q 143568 q 16 200 W m² 1128385 W m² q 00 2 h 2 T oo2 T 5 A 1128385 w 20 w 30ºC T 5 m² m²ºC 30ºC T 5 1128385 w m² 20 W m²ºC 30C T₅ 56419C T₅ 56419C 30C T₅ 356419C