Prova 1 com Resposta-2021 2

Considere uma parede de 1 m de altura, cuja seção transversal é mostrada na figura a seguir. As condutividades térmicas dos materiais, em W/m · K, são ka= 2, kb=2,2 e kc=2,4. As alturas de cada parte da parede são mostradas na figura. A espessura das partes são: d= 0,005 metros; e= 0,02 metros; f= 0,04 metros. A superfície esquerda recebe um fluxo de calor constante de 800W/m².. Já a superfície da direita perde calor para o ambiente por convecção e radiação. A velocidade do escoamento é 5 m/s Supondo que a transferência de calor através da parede seja unidimensional, determine (a) Ts em °C (pode usar um programa, como o excel, para determinar a temperatura). Desconsidere quaisquer resistências de contato nas interfaces. Considere condução de calor unidimensional, regime permanente e sem geração de calor. Propriedades do ar: k = 2,69×10⁻² W/mK; Pr = 0,706; Densidade=1,1614 kg/m³, μ (viscosidade dinâmica)=1,9511x10⁻⁵ N.s/m², cp=1007 J/Kg K. Considere uma parede de 1 m de altura, cuja seção transversal é mostrada na figura a seguir. As condutividades térmicas dos materiais, em W/m · K, são ka= 2, kb=2,2 e kc=2,4. As alturas de cada parte da parede são mostradas na figura. A espessura das partes são: d= 0,005 metros; e= 0,02 metros; f= 0,04 metros. A superfície esquerda recebe um fluxo de calor constante de 800W/m².. Já a superfície da direita perde calor para o ambiente por convecção e radiação. A velocidade do escoamento é 5 m/s Supondo que a transferência de calor através da parede seja unidimensional, determine (b) Determine a temperatura para a posição x=d+e+f/2 (ou distância f/2 em relação à superfície com temperatura Ts) em °C. Propriedades do ar: k = 2,69×10⁻² W/mK; Pr = 0,706; Densidade=1,1614 kg/m³, μ (viscosidade dinâmica)=1,9511x10⁻⁵ N.s/m², cp=1007 J/Kg K. Resposta: A resposta correta é: 93,80 Considere uma parede de 1 m de altura, cuja seção transversal é mostrada na figura a seguir. As condutividades térmicas dos materiais, em W/m · K, são ka= 2, kb=2,2 e kc=2,4. As alturas de cada parte da parede são mostradas na figura. A espessura das partes são: d= 0,005 metros; e= 0,02 metros; f= 0,04 metros. A superfície esquerda recebe um fluxo de calor constante de 800W/m².. Já a superfície da direita perde calor para o ambiente por convecção e radiação. A velocidade do escoamento é 5 m/s Supondo que a transferência de calor através da parede seja unidimensional, determine (c) Determine a temperatura T1 em °C. Propriedades do ar: k = 2,69×10⁻² W/mK; Pr = 0,706; Densidade=1,1614 kg/m³, μ (viscosidade dinâmica)=1,9511x10⁻⁵ N.s/m², cp=1007 J/Kg K. A empresa Samsung patenteou um Tablet Enrolável. Entretanto, a empresa está tendo problemas com o aquecimento do dispositivo. O tablet é quadrado com L=20 cm de aresta e espessura desprezível. As dimensões do tablet são mostradas a seguir: Sabendo que: - O tablet será submetido a um escoamento de ar com temperatura de 30°C e velocidade de 45 m/s - A temperatura do tablet é constante e igual 60°C (em todo o tablet é mantida essa temperatura). Com base nos conhecimentos adquiridos na disciplina, responda para a Samsung: - Calcule a taxa de transferência de calor para todas as configurações possíveis. Informe como o tablet deve ser posicionado/configurado para conseguir remover a maior quantidade de calor e qual é essa taxa em Watts? • Lembrando que o tablet pode posicionado como mostrado na figura anterior, tendo um escoamento sobre placa plana (considerar que o ar está escoando apenas sobre a face superior do Tablet – considerar que a face inferior está sobre uma superfície, logo, não está sujeita ao escoamento do ar). • O tablet também pode ser enrolado (virando um cilindro) com comprimento de 20 cm e perímetro de 20 cm. • Com ele enrolado, ele pode ter um escoamento interno (ar passando dentro do tubo; para simplificar este caso, considere que a temperatura do ar é praticamente constante – não irá se alterar ao longo do duto) ou pode ter um escoamento externo (escoamento cruzado no cilindro), ver figura a seguir. Propriedades do ar: v = 1,68×10⁻⁵ m²/s; k = 2,69×10⁻² W/mK; Pr= 0,706; Densidade=1,1614 kg/m³, μ=1,9511×10⁻⁵ N.s/m², cp=1007 J/Kg K.