Lista de Exercícios - Transferência de Calor em Dutos e Resfriamento de Microprocessadores

LISTAS 03 e 04 Questão 1 Um duto com 5 metros de comprimento e 30 mm de diâmetro interno figura 1 aquecido por um conjunto de resistências elétricas fixas à superfície do duto e com uma eficiência energética de 78 é utilizado para elevar a temperatura da água de um processo que na entrada do duto está a 5ºC e na saída se encontra à 55ºC Assumindo que a superfície externa do duto é isolada termicamente e que não há perdas internas por atrito rugoso faça suas considerações iniciais e determine a para uma vazão de 10 Lmin a taxa de calor transferida no aquecimento kW 10 ponto b a temperatura estimada da superfície interna do duto Ts em ºC 15 pontos c para uma condição em que a vazão seja 1 da inicial a distância a partir da entrada para a camada hidrodinâmica totalmente desenvolvida Lh em m 10 ponto d numa duração de 10 horas de trabalho o custo estimado do processo para um valor de R 035 por kWh de energia elétrica consumida 10 ponto Questão 2 No resfriamento de um microprocessador têmse as opções de utilizar água na temperatura de 10ºC ou ar na temperatura ambiente de 27ºC O canal por onde ocorre o fluxo do fluido de trabalho tem uma largura de 10 mm altura de 2 mm e comprimento de permuta térmica de 16 mm figura 2 Supondose que a parede interna do material seja de cobre rugosidade 00015 mm e que possua suas perdas por rugosidade maximizadas pelas faces superior e inferior para uma temperatura de superfície isotérmica do cobre de 120ºC determine com base nos dados fornecidos no quadro abaixo a a temperatura de saída para cada fluido 15 pontos b a taxa de calor retirada pela água kW 15 pontos c a perda de pressão no sistema com ar kPa 15 pontos c a potência do cooler para manter o fluxo de ar 10 ponto Água 283 K Ar 300 K Vazão Lmin 12 5 Densidade kgm3 9992 11774 cp kJkgºC 4195 10057 kgms 131103 18452105 k WmºC 0585 002624 Pr 94 0708 Figura 1 Figura 2 Dados da Água atm