Prova de Fenômenos de Transferência de Calor e Massa - GCA 112

Universidade Federal de Lavras Departamento de Ciência dos Alimentos Fenômenos de Transferência de Calor e Mass1 – GCA 112 Prova referente aos 8 REOs 2021/2 Profa. Bruna de Souza Nascimento Nome:_____________________________________Matrícula:_________Turma:___ Nome:_____________________________________Matrícula:_________Turma:___ Instruções : A prova deve ser feita em dupla. A escolha da dupla ficará a critério de vocês, mas lembrem-se que apenas uma pessoa irá postar a prova e que o nome completo, matrícula e turma devem ser informados corretamente. Todas as questões devem ser lidas com BASTANTE ATENÇÃO e a interpretação faz parte da avaliação. A prova está dividida em PARTE A (Questões teóricas) e PARTE B (Questões de cálculo). Todas as respostas das questões da PARTE B devem ser justificadas com base em cálculos e hipóteses simplificadoras. Questões sem justificativa não serão contabilizadas, ou seja, terá nota zero. A prova pode ser feita utilizando os recursos de mesa digitalizadora, à lápis ou à caneta, mas o arquivo enviado deve ter boa resolução. As questões teóricas valerão 30% da nota e das questões de cálculo 70%. Boa prova! ☺ PARTE A - QUESTÕES TEÓRICAS Considerando os fenômenos de transferência de calor e massa estudos durante os 8 REOs disponibilizados marque V ou F e justifique as falsas! Afirmativas falsas sem justificativa não serão consideradas. ( ) O termo R A ou N A nas equações de balanço de massa são considerado somente quando o fenômeno de transferência envolve reação química heterogênea. ( ) Quando uma quantidade muito pequena de uma espécie A ocorre no interior de uma espécie B estagnada, o movimento molecular associado à transferência não induzirá movimentação global significativa no meio, portanto o termo convecção da equação de fluxo combinado deverá ser considerado. ( ) o modo de transferência de calor por convecção abrange apenas o fenômeno de movimento global, ou macroscópico, do fluido. ( ) a condutividade térmica, é uma propriedade de transporte que fornece uma indicação da taxa na qual a energia é transferida pelo processo de difusão. ( ) Uma superfície estendia ou aleta é usada para diminuir a taxa de transferência de calor entre um sólido e um fluido adjacente. ( ) a efetividade da aleta é definida como a razão entre a taxa de transferência de calor na aleta e a taxa de transferência de calor que existiria sem a presença da aleta. Este é um parâmetro que é usado para justificar o uso de aletas em qualquer projeto razoável e, em geral, o uso de aletas só é justificado quando a efetividade é maio ou igual a 5. PARTE B - QUESTÕES DE CÁLCULO Na produção de folhas metálicas ou de plásticos é costume resfriar o material antes que ele deixe o processo de produção para armazenamento ou embarque para o cliente. O processo é contínuo e para este problema você deve considerar o resfriamento de folhas de plástico com 1,2 m de largura e 0,1 cm de espessura que se movimentam a uma velocidade de 9 m/min. A temperatura da folha de plástico é 90°C quando exposta ao ar circundante a 30ºC e velocidade de 3 m/s em uma seção de 0,6 m de comprimento. O ar escoa em ambos os lados da folha de plástico ao longo de suas superfícies normais à distância do movimento da folha, como mostra a Figura. Para essa situação determine a taxa de transferência de calor das folhas para o ar devido a convecção forçada. Propriedades do fluido a 60ºC: ρ = 1,059 kg/m 3 ; k = 0,02808 W/m.ºC; ν = 1,896x10 -5 m 2 /s; Pr = 0,7202. Determine a porcentagem de aumento da taxa de calor dissipado que poderia ser obtido de uma placa plana usando-se por unidade de área 6400 aletas de alumínio (k = 178 W.m.K), tipo pino, de 5 mm de diâmetro e 30 mm de altura. Sabe-se que na base da placa a temperatura é 300ºC, enquanto que o ambiente está a 20°C com coeficiente de transferência de calor por convecção igual a 120 W/m 2. K. Dica: para base de cálculo imagine que a base seja quadrada e tenha área igual a 1 m 2 . Nitrogênio a uma pressão de 2 atm escoa no interior de um tubo com 40 mm de diâmetro e espessura de parede de 0,5 mm. A superfície externa está exposta a uma corrente de gás na qual a pressão parcial do nitrogênio é de 0,1 atm. A difusividade mássica e a solubilidade do nitrogênio no material do tubo são 1,8 x 10 -11 m 2 /s e 160 kmol/(m 3 .atm), respectivamente. Quando o sistema se encontra a 500K, qual é a taxa de transferência de nitrogênio através da parede do tubo por unidade de comprimento (kmol/s.m)?