Exercícios - Radiação de Calor - Fenômenos de Transporte 2 2021-2

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS GNE 281 – Fenômenos de Transporte II Prof. Josiel M. Costa Exercícios sugeridos – Radiação de Calor 1- Uma placa semitransparente é irradiada uniformemente em cima e em baixo, enquanto ar a T∞ = 300 K escoa sobre as superfícies superior e inferior, fornecendo um coeficiente de transferência de calor convectivo h = 40 W/m2 K. A absortividade da placa em relação à irradiação é de 0,40. Sob condições de regime estacionário, medidas feitas com um detector de radiação acima da superfície superior indicam uma radiosidade (que inclui transmissão, assim como reflexão e emissão) J = 5000 W/m2, enquanto a placa está a uma temperatura uniforme de T = 350 K. Determine a irradiação G e a emissividade da placa. A placa é cinza ( = ) para as condições especificadas? Resp: G = 7.000 W/m2 ; a placa não é cinza. 2- A temperatura do ar em uma noite clara permanece em cerca de 4 °C e a água de um lago congela naquela noite. Considerando o coeficiente de transferência d calor por convecção de 18 W/m2 K, determine o valor máximo da temperatura do céu naquela noite. Considere Ts = 0 °C;  = 0,95. Resp: Tcéu = 255 K 3- A radiação solar incide sobre a superfície externa de uma nave espacial a uma taxa de 1.260 W/m2. A superfície tem absortividade de s = 0,10 para a radiação solar e emissividade  = 0,6. A superfície externa irradia calor para o céu a 0 K. Se não houver nenhuma transferência líquida de calor na massa espacial, determinar a temperatura da superfície. Resp: Ts = 247 K 4- Considere o arranjo de três superfícies negras mostrados na Figura, no qual A1 é pequena quando comparada a A2 e A3. Determine o valor de F12 Calcule a transferência de calor por radiação líquida de A1 para A3 se A1 = 0,05 m2, T1 = 1000 K e T3 = 500 K. Considere: Resp: 1700 W 2 5- Um disco (D1 = 50 mm) sofre irradiação a partir de um aquecedor cilíndrico (D2 = 100 mm) posicionado paralelo ao disco e que se comporta como um corpo negro, com temperatura uniforme de 1000 K. Determine o calor transferido (potência radiante) sobre o disco. Dado: F12 = 0,72 Resp: 80,15 W 6- Duas placas paralelas muito grandes são mantidas a temperaturas uniformes de T1 = 600 K e T2 = 400 K e têm emissividades 1 = 0,5 e 2 = 0,9, respectivamente. Determine a taxa líquida de transferência de calor por radiação entre as duas superfícies por unidade de área das placas. Resp: 2793 W/m2 7- Uma folha fina de alumínio com emissividade de 0,15 em ambos os lados é colocada entre duas placas paralelas muito grandes, mantidas a temperaturas uniformes T1 = 900 K e T2 = 650 K e que tem emissividades 1 = 0,5 e 2 = 0,8, respectivamente. Determine a taxa líquida de transferência de calor por radiação entre as duas placas por unidade de superfície das placas e compare com o resultado sem o escudo. Resp: com escudo 1857 W/m2; sem escudo 12035 W/m2 8- Considere um forno cilíndrico com r = H = 1m. A parte superior (superfície 1) e as base (superfície 2) do forno tem emissividades 1 = 0,8 e 2 = 0,4, respectivamente, mantidas em temperaturas uniformes T1 = 700 K e T2 = 500 K. A superfície lateral se aproxima bastante de um corpo negro e é mantida a uma temperatura T3 = 400 K. Utilizando a equação dada abaixo para cálculo das radiosidades, determine a taxa líquida e transferência de calor por radiação em cada superfície durante a operação permanente. Quem perde e quem recebe calor? Dado: F12 = 0,38. Resp: q1 = 27600 W q2 = -2130 W q3 = -25500 W Bons Estudos!!!