Exercícios Resolvidos sobre Convecção Térmica e Transferência de Calor

Resisto 1 Questão 1 Quando a transferencia de calor atraves do fluido ocorre por convecção Para qual casos a taxa de transferência de calor é mais elevada Qual a diferença entre coeficiente de transferência de calor por convecção e condutividade térmica do fluido Quando o fluido está em movimento ele transfere calor por convecção na ausência de movimento a troca térmica se dá por condução A maior taxa de transferência de calor ocorre na convecção justamente por conta da velocidade que o fluido possui O coeficiente de transferência de calor por convecção depende das propriedades do fluido e da velocidade de seu movimento enquanto a condutividade térmica é uma característica fluida e assim possui valor independente do fluxo do fluido Questão 2 O que é convecção forçada Como ela se difere da convecção natural A convecção causada por ventos é convecção ou natural Na convecção natural os meios naturais influenciam o movimento do fluido ao passo que na convecção forçada os meios externos influenciam o movimento do fluido Questão 3 Na convecção forçada uma vez que depende da velocidade do fluido Questão 4 Dados Água T 25C Parede ar Ts1 40C Ts2 100C coeficiente convectivo espessura 035 m Arrecido ao escoamento da água gradiente de temperatura na parede e água T 25C Ts1 40C 035 m Ts2 100C Hipóteses estado estacionário propriedades constantes efeito de radiação desprezível TC 1D em Y a h Kf Tyy0 Ts1 T hTs1 T Kf Ts1 Ts2 ln40 25 630 40 100 035 gradientes de temperatura hv 7200 Wm²K coeficiente convectivo associado ao escoamento de água b T parede Tyy0 Ts1 Ts2L 40100035 17142 C T água Tyy0 hTs1 T k 176182708 Cm U δx Y x Questão 7 óleo T 60C v 2ms Ts 40C qA 5 m Hipóteses propriedades constantes estado estacionário efeito de radiação desprezível TC 1D em x Re u Lc v 2 ms 5 m 2485104 40241448 laminar Nu 0664 40241448 12 2962 13 Nux 19129 Nu ρvLc K 19129 hv 5 01455 hv 5566 Wm²K q hv ATs T q 5566 5 20 40 111330 W Questão 8 hv 148 069 a h 148 05 069 9173 8 Wm²K A 18 m² q h A Ts T Ts 29C q 91738 18 29 10 T 10C q 29631 W b hv 148 10 069 148 Wm²K q 148 18 2910 q 47804 W c hv 148 15 069 1957 Wm²K q 63211 W Questão 9 u 10 fts T 60F Ar TS140F 1 1 ft 1 x XL X Xc Tf 100C ρ 0071 lbmft3 K 00154 Btuh ft F μ 1285105 lbmft s Cp 0240 Btulbm F Pr 072 Re uLcU Re 10 fts 1 ft 1 fts 55279159 1809104 laminar 12 13 072 038 Nux0334552791591207213 038 hLcK 038 h100154 h 108 Btuh ft F X Xc quando Re 5105 Re uLcU Re 5105 10xc1809104 xc90 Nux033451051207213 21167 Nux hLcK 21167 h900154 h 0362 Btuh ft F q hA TsT q1081114060 q 864 Btuh q 03621914060 q 26064 Btuh Questão 10 Ar T 27C U 5 ms TS 60C 20 cm 20102 m 50 cm 50102 m 3 m a 20 cm 20102 m Re uLcU Re 5201021736106 5760368 laminar Nux 03325760368120713 7075 Nux hLcK 7075 h20102002749 h 9724 Wm2K q hATsT q 972201026027 Q 6418 W b Re uLcU Re 5501021736106 Re14400921 laminar Nux033214400921120713 111866 Nux hLcK 11186 h50102002749 h 615 Wm2K q hA TsT q 6151501026027 Q 10148 W c 3 m Re uLcU Re 531736106 Re 86405529 turbulento Nux 00296 8640552945 0713 Nux 1475336 Nux hLcK 147533 h3002749 h 13518 Wm2K q 13518316027 Q 133838 W Questão 11 1 atm TS 0 K 314 WmK Ar externo 20C ave interno 25C 05m altura u 80 Kmh x 5 mm h Te Tse L TSi Ti 1h0A LKA 1hiA Tf 2002 10C K 002288 WmK ν 1852105 m2s Pr 0738 f 80 Kmh 801033600 22222 ms Re uLcU Re 22222 ms 05m 1252105 ms 8874600639 escoamento turbulento Definir a camada limite Re uLcU 5105 22222 Lyc1252105 Lyc 0281 m Se YcrL 095 os coeficientes médios não influenciados Nu 0037 ReL08 871 Pr13 Nu 0037887460063908871073813 Nu 113076 Nu hLcK 113076 Re05002288 Re 51743 Wm2K hipóteses TC idem x estado estacionário propriedades constantes hri Usando equação de resistência para encontrar hi Te 20 1h 0 Lk 1h Ts 25 Te Ts 1h Te Ti Lk 1h 20 0 0 25 1 51743 310 1 14 hi 20 00193 25 510 3 1 1 hi hi 4865 Wm² K Questão 8 26 do livro Gencel Ta 30C Ts 90C u3 ms 12 m I 2 min Taxa 15 m min Tf 9030 60C 2 Re woolc v Pr 07202 ρ 1059 Kgm³ Cp 1007 JKgK K 002708 wlmk α 263210 5 m²s μ 2008 105 Kgms v 189610 5 m³s Re 312 18987341 1896105 Laminar Nux 0664 18987341¹4 07202¹³ Nux 2593489 Nux RLc K 2593489 R12 002808 hi 6068 Wm² K 7 q hi2 ATs Ti q 606821205 9030 q 436896 W Questão 12 Re u Lc v 312 189610 5 189873417 Laminar Nux 0664 18987341¹² 07202¹³ Nuv 25934 Nuv RLc K Rh NuvK Lc 25934 002808 12 hi 6068 wm² K qconve hi As Ts Ti qconve 6068 2 12 06 9525 qconve 61165 Wm² K qrcdd E σ As Ts 4 Tc in 4 qrcdd 09 567108 2 12 06 3684 2984 qrcdd 768 W q total 61165768 137965 W