Lista de Exercícios Resolvidos - Transferência de Calor em Aletas

EXERCÍCIOS 8 Questão 1 Determine a taxa de transferência de calor para uma aleta reta de seção transversal circular instalada numa superfície em contato com o ar a 20 ºC na qual calor é retirado As aletas são de aço inox k 567 WmºC com 5 mm de diâmetro e 3 mm de comprimento com espaçamento de 1 cm x 1 cm como mostrado na figura 1 Considere o coeficiente de transferência de calor de 50 Wm2ºC e a temperatura da base de 300 ºC Questão 2 A adição de aletas de alumínio ρ 2702 kgm3 cp 903 JkgK e k 237 WmK foi sugerida para aumentar a taxa de transferência de calor de um dispositivo eletrônico com 1 m de largura por 1 m de altura As aletas são de seção retangular possuem 25 cm de comprimento e 025 cm de espessura conforme figura 2 Devem ser instaladas 100 aletas por metro O coeficiente de transferência de calor por convecção tanto para a parede quanto para as aletas é de h 35 Wm2K Admitindo que a temperatura da parede seja de 100 ºC e que a temperatura da vizinhança seja de 30 ºC determinar a A taxa de transferência de calor da através das aletas b A taxa transferência de calor dissipada através da superfície total c A eficiência da aleta d A eficiência global de superfície Questão 1 Determine a taxa de transferência de calor para uma aleta reta de seção transversal circular instalada numa superfície em contato com o ar a 20 C na qual calor é retirado As aletas são de aço inox k 567 WmºC com 5 mm de diâmetro e 3 mm de comprimento com espaçamento de 1 cm x 1 cm como mostrado na figura 1 Considere o coeficiente de transferência de calor de 50 Wm2ºC e a temperatura da base de 300 C Cálculo da aleta P π d π 0005 00157m Ac πd2 4 19635 105 m2 m sqrth P kAc sqrt50 00157 567 196 105 2656 Ra 1 sqrthPk Ac tanh mL 5106 Cálculo da base Ab 1cmx1cm Ac 8034 105 m2 Rb 1 h Ab 2489 Taxa de Calor Req Ra Rb Ra Rb 424 Q 66W Questão 2 A adição de aletas de alumínio ρ 2702 kgm3 cp 903 JkgK e k 237 WmK foi sugerida para aumentar a taxa de transferência de calor de um dispositivo eletrônico com 1 m de largura por 1 m de altura As aletas são de seção retangular possuem 25 cm de comprimento e 025 cm de espessura conforme figura 2 Devem ser instaladas 100 aletas por metro O coeficiente de transferência de calor por convecção tanto para a parede quanto para as aletas é de h 35 Wm2K Admitindo que a temperatura da parede seja de 100 C e que a temperatura da vizinhança seja de 30 C determinar a A taxa de transferência de calor da através das aletas b A taxa transferência de calor dissipada através da superfície total c A eficiência da aleta d A eficiência global de superfície Questão 1 Determine a taxa de transferência de calor para uma aleta reta de seção transversal circular instalada numa superfície em contato com o ar a 20 ºC na qual calor é retirado As aletas são de aço inox k 567 WmºC com 5 mm de diâmetro e 3 mm de comprimento com espaçamento de 1 cm x 1 cm como mostrado na figura 1 Considere o coeficiente de transferência de calor de 50 Wm2ºC e a temperatura da base de 300 ºC Cálculo da aleta P π d π 0005 00157m Ac πd2 4 19635 105 m2 m sqrth P kAc sqrt50 00157 567 196 105 2656 Ra 1 sqrthPk Ac tanh mL 5106 Cálculo da base Ab 1cmx1cm Ac 8034 105 m2 Rb 1 h Ab 2489 Taxa de Calor Req Ra Rb Ra Rb 424 Q 66W Questão 2 A adição de aletas de alumínio ρ 2702 kgm³ cp 903 JkgK e k 237 WmK foi sugerida para aumentar a taxa de transferência de calor de um dispositivo eletrônico com 1 m de largura por 1 m de altura As aletas são de seção retangular possuem 25 cm de comprimento e 025 cm de espessura conforme figura 2 Devem ser instaladas 100 aletas por metro O coeficiente de transferência de calor por convecção tanto para a parede quanto para as aletas é de h 35 Wm²K Admitindo que a temperatura da parede seja de 100 C e que a temperatura da vizinhança seja de 30 C determinar a A taxa de transferência de calor da através das aletas b A taxa transferência de calor dissipada através da superfície total c A eficiência da aleta d A eficiência global de superfície h 35 Wm²K ρ 2702 kgm³ cp 903 JkgK k 237 WmK L 25 cm t 025 cm n 100 ab 1 m Tsup 100 C Tamb 30 C Lc L t2 0026 m Aleta Retangular m sqrt2hkt 10871m Aaletas nabt 025 m² Atotal ab² 1 m² Aa 2abLc 005 m² Ab Atotal Aaletas 075 m² Eficiencia da Aleta η tanhmLc mLc 9737 Taxa de Transferencia de Calor atraves da Aletas qaletas hnηAa AbTsup Tamb 1436197 W Taxa de Transferencia de Calor atraves da Superficie qsup hAtotalTsup Tamb 2450 W Eficiencia Global da Superficie ηglobal qsup qaletas 1706