Exercícios Resolvidos - Transferência de Calor em Aletas e Processamento de Tomates

Observe a aleta de alumínio kAl 170 W m¹ ºC¹ retangular e de seção constante exposta às condições especificadas na figura abaixo Considere que a eficiência de uma aleta η é definida como η qef qmax 100 qef Z η 100 h 2L tTS T em que qef é a taxa de transferência de calor entre a aleta e o ambiente calor dissipado pela aleta e qmax é a taxa entre a aleta e o ambiente se toda a aleta estivesse na temperatura da superfície na qual ela se encontra instalada Ts A taxa de transferência de calor dissipada pela aleta para o ambiente por unidade de profundidade Z em Wm é A 100000 B 150005 C 175000 D 11625 E 155550 Numa indústria de alimentos tomates são processados em latas de 20 cm de comprimento por 20 cm de diâmetro Depois de colocadas nas latas os tomates foram esterilizados numa autoclave giratória que permite que as latas sejam agitadas possibilitando uma elevada mistura no interior das latas A temperatura inicial da massa de tomate no início do processo de esterilização é de 49ºC O conteúdo da lata possui massa específica de 962 kgm³ o calor específico é de 1161JkgºC e a condutividade térmica é de 069WmºC Dados T 104ºC To 49ºC Tc 93ºC no centro da lata ρ 962 kgm³ cp 1161 JkgºC k 069 WmºC U 120774 kJhm²ºC Como há agitação a transferência de calor interna é alta logo U também é elevado então o gradiente interno de temperatura pode ser considerado desprezível resistência interna desprezível Assim a seguinte equação pode ser aplicada T Tc T To eUA mcp t m ρVA Alateral Afundo e topo ou t mcp UA ln T Tc T To Em que U coeficiente global de transferência de calor entre o alimento sob agitação e o meio de aquecimento ou resfriamento A é a área de transferência de calor na superfície do corpo m é a massa do alimento no tacho ρ é a massa específica do alimento V é o volume do alimento cp é o calor específico do alimento T é a temperatura do meio de aquecimento ou resfriamento Tc é a temperatura do alimento ao longo do tempo To é a temperatura inicial do alimento considerada uniforme O tempo necessário para que a massa de tomate atinja a temperatura de 93ºC no centro da lata é A 17866 s B 4800 s C 4555 s D 150 s E 5000 s