Lista Termod 2021-2

Perguntas 1) (4,5 pontos) Uma parede plana fina composta, de 0,8 m de altura e 0,6 m de largura, é formada por uma camada de cobre, de condutividade térmica 400 W/mK e 5 cm de espessura, e uma camada de alumínio, de condutividade térmica 240 W/mK e 5 cm de espessura também. A resistência de contato entre a parede de cobre e a parede de alumínio é de R''tc. A superfície externa da parede de cobre recebe um fluxo de calor q'', e superfície externa da parede de alumínio está exposta ao ar a uma temperatura T∞ e coeficiente de transferência de calor por convecção h. De modo a manter a temperatura máxima da parede de cobre em Tmax, 125 aletas planas de alumínio, de 4mm de espessura e 6cm de comprimento são integralmente fixadas na parede de alumínio, acompanhando sua largura, e de forma igualmente espaçada. R''tc = [50+XXX}⋅10⁻⁶, em que XXX é o número formado pelos últimos 3 algarismos do seu DRE] m²K/W T∞ = [15 + MM, em que MM é o mês do seu aniversário] °C h = [10 + DD, em que DD é o dia do seu aniversário] W/m²K Tmax = [300+XX, em que XX é o número formado pelos últimos 2 algarismos do seu DRE] °C Figura ilustrativa para a Questão 1 1a) (0,4 pontos) Represente o circuito térmico pertinente a este problema, indicando as resistências, a taxa ou fluxo de transferência de calor e as temperaturas mais relevantes. Indique em sua resposta abaixo as resistências consideradas. * Sua resposta Esta pergunta é obrigatória 1b) (3,0 pontos) Determine o fluxo de calor q'' recebido pela parede de cobre. * Sua resposta 1c) (0,5 pontos) Esboce o perfil de temperatura na parede composta. * Sua resposta 1d) (0,6 pontos) Marque a alternativa correta, mas justifique todas: * O Se não houvesse resistência de contato entre as paredes de cobre e alumínio, a temperatura máxima no cobre seria maior que a do problema original. O Se a espessura da parede de cobre fosse maior, a temperatura máxima no cobre seria maior que a do problema original. O Se fossem fixadas aletas de cobre ao invés de alumínio, a temperatura máxima no cobre seria maior que a do problema original. 2) (2,5 pontos) Resíduos radioativos de tório de 60 W/mK de condutividade térmica são armazenados em um container esférico de aço inoxidável de 0,4 m de raio interno, 15 cm de espessura e 17 W/mK de condutividade térmica. O container é revestido por uma camada de 3 cm de grafite, cuja condutividade térmica é 3 W/mK, e encontra-se exposto a uma corrente de água a T∞ e coeficiente de transferência de calor por convecção h. Calor é gerado uniformemente no interior dos resíduos a uma taxa volumétrica q̇. Pode-se desprezar a resistência de contato entre as camadas de aço inoxidável e grafite. T∞ = [20 + MM/2, em que MM é o mês do seu aniversário] °C h = [800 + DD*MM, em que DD/MM é a data do seu aniversário] W/m²K q̇ = [10⁵ + XXXXX, em que XXXXX é o número formado pelos últimos 5 algarismos do seu DRE] W/m³ Figura ilustrativa para a Questão 2 2a) (0,3 pontos) Represente o circuito térmico pertinente a este problema, indicando as resistências, a taxa ou fluxo de transferência de calor e as temperaturas mais relevantes. Indique em sua resposta abaixo as resistências consideradas. * Rcond1=0,003192 K/W Rcond2=00,002495 K/W Rconv=0,000295 K/W 2b) (2,2 pontos) Determine as temperaturas máxima e mínima do elemento radioativo. * Tmax=269°C Tmin=30°C 3) (3,0 pontos) Um paralelepípedo de aço de dimensões 8 cm x 12 cm x 20 cm é retirado de um forno a temperatura Ti e transportado para resfriar por t minutos em uma câmara onde é mantido a uma temperatura Tc, com coeficiente de transferência de calor 450 W/m²K. Pode-se considerar que há um resfriamento inicial durante o transporte, que dura 1 minuto, durante o qual a peça está exposta ao ambiente a Tamb e coeficiente de transferência de calor de 5 W/m²K. Considere as seguintes propriedades físicas do aço: condutividade térmica de 45 W/mK, densidade de 7800kg/m³ e calor específico de 500J/kgK. Ti = [600 + DD*MM/2, em que DD/MM é a data do seu aniversário] °C Tamb = [20 + MM/2, em que MM é o mês do seu aniversário] °C Tc = [50 + XX/5, em que XX é o número formado pelos últimos 2 algarismos do seu DRE] °C t = [300 + DD, em que DD é o dia do seu aniversário] s 3a) (1,0 ponto) Qual a faixa de temperatura no paralelepípedo quando chega à câmara de resfriamento? * 3b) (2,0 pontos) Qual a temperatura máxima no paralelepípedo quando é retirado da câmara de resfriamento? * Não respondido Anexe aqui a resolução digitalizada de sua prova em um arquivo ÚNICO no formato pdf. O nome do arquivo deve ser: NomeSobrenome_P1_manha.pdf. Adicionar arquivo