Engenharia Termica 2

Nome: NIOGO TORRESINI ENGENHARIA TERMICA II EXAME DE GRAU A 1. (1 ponto) Defina cada forma de transferência de calor. 2. Um processador Pentium 4, dissipa 300 kW/m² de energia térmica. Sua temperatura máxima de operação é de 90 ºC. Desconsidere transferência de calor por radiação. Despreze a transferência de calor na base do processador. a. (1 ponto) Qual a temperatura do processador se ele estiver submetido a uma convecção forçada por um ventilador, com h = 1000 W/m².ºC e T_{∞} = 25ºC? (ATAS FUIRA 90ºC) b. (1 ponto) Qual deveria ser o valor de h para que. temperatura do processador fosse a temperatura máxima de operação? MATA: FItrIA c. (1,5 pontos) Qual a alternativa para diminuir a temperatura do processador até um valor admissível, considerando o coeficiente de transferência de calor por convecção máximo atingível de 1000 W/m².ºC, e que a temperatura T_{∞} permanece a mesma? Demonstre matematicamente. AlTAS FUIRA 3. A parede interna de um tubo industrial que carrega vapor superaquecido está a 750 ºC. O tubo de cobre (condutividade térmica de k_{cu} = 400 W/m.ºC) tem 25 mm de diâmetro externo, espessura de parede de 3 mm e 10 m de comprimento. O tubo está exposto a um ambiente com h = 10 W/m².ºC e T_{∞} = 25 ºC. a. (1 ponto) Calcule a perda térmica do tubo em (W), sabendo que ele está envolto em um isolamento térmico de lã de vidro (condutividade térmica k_{L} = 0,04 W/m.ºC) com espessura de 30 mm. b. (1,5 pontos) Quanto diminuiria a perda térmica em (%) se dobrássemos a espessura do isolante térmico? Q? 4. (1 ponto) Complete os gráficos abaixo das propriedades radiantes de uma superfície. Qual o significado de cada uma destas propriedades? absorvidade: capacidade de absorver caracteristicas radiantes de uma superfície. refletividade: capacidade de refletir caracteristicas de um superfície. 1) CONDUÇÃO: OCORRE PÍA INTERAÇÕES ENTRE PARTICULARS CONVECÇÃO: OCORRE ENTRE UMA SUPERIFícIE E um PUIIDo RADIAÇÃO: ATRAVÉS DE ONDTS EJETROMAGNETICAI 2) a) Trocessador: 325ºC b) h = 1615 W / m².ºC c) APLICAR UMA CAMADA DE PAnTA DE ISOLANTE TERMico. UNISINOS UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS 2) T_{∞} 90ºC h = 1000 W/m².ºC T_{∞} 25°C aºcv_{0} hcv (T_{S}-T_{∞}) T_{S}: qº + T_{∞} T_{S} = 300000 W / m².ºC + 25°C = 325ºC hcv m². 3000 W b) qºcv_{0} hcv (T_{S}-T_{∞}) 300000 = hcv (90-25) 300000 = 65 h hcv 1615 W / m².ºC Nomes: 8,8/10 Luis Henrique Folley Pereira Rafael nonato PREPARAÇÃO PARA GB DATA: 13/11/14 1. A parede de aço de um forno de tratamento térmico possui espessura t1 = 1 cm e condutividade térmica k1 = 50 W/m°C. Ela separa o interior do forno (T1 = 700 °C) do ambiente externo (T2 = 25°C), cujos coeficientes de troca de calor por convecção são hc = 200 W/m²°C e he = 40 W/m²°C, respectivamente. Percebe-se que o calor trocado na condição é superior ao desejado e resolve-se utilizar um material isolante para reduzir o fluxo de calor em 99%. Para cada um dos três materiais da tabela abaixo, calcule qual a espessura que deve ser aplicada junto à parede do forno para obter-se a redução desejada do fluxo de calor. Desconsidere a transferência de calor por radiação. Material Condutividade térmica Isolante 1 0,04 W/m°C Isolante 2 0,08 W/m°C Isolante 3 0,2 W/m°C 2. Deseja-se projetar um dispositivo de uma sala cirúrgica para resfriar sangue de 40 °C até 30 °C. Pretende-se realizar este resfriamento através da passagem do sangue por uma tubulação (em forma de serpentina) imersa em um recipiente contendo água e gelo a 0 °C. A vazão do fluido é mantida a 1,67×10^3 kg/s e o diâmetro do tubo é de 2,5 mm. Considere o aspecto específico do sangue como Cp= 4000 J/kg°C, e os coeficientes de troca de calor por convecção entre o tubo e o sangue como h = 732 W/m²°C. a) Estime a taxa de calor perdido pelo sangue no processo de resfriamento. b) Estime o comprimento em [cm] da serpentina para esse processo de resfriamento. 3. Petróleo bruto é bombeado do Terminal Marítimo Almirante Soares Dutra (Tramandaí-RS - 0 m de elevação) para a refinaria Alberto Pasqualini (Canoas-RS - 8 m de elevação). A tubulação tem diâmetro de 50 cm, 120 km de comprimento e é construída com um material cuja rugosidade média é 0,01 cm. Qual a potência da bomba em [MW] utilizada para manter o fluxo de petróleo com velocidade de 2 m/s entre os dois reservatórios. Desconsidere as perdas de carga localizadas. Os dois reservatórios são muito grandes e estão a pressão atmosférica. Propriedades do petróleo bruto: massa específica = 850 kg/m³; viscosidade = 4,25x10^8 N.s/m². Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s². 4. Os gráficos abaixo indicam as propriedades radiantes de uma superfície em função do comprimento de onda. Estes gráficos estão incompletos? Se sim, os complete. (refletividade) 0.8 0.1 (absortividade) λ1 (quantidade de energia) (transmissividade) 0.5 0.1 qτ λτ