Lista de Exercícios Resolvidos - Transmissão de Calor - Problemas Resolvidos

LISTA DE EXERCICIOS TRANSMISSÃO DE CALOR CAPITULO 3 Exercício 312 Um reservatório esférico destinado a encerrar oxigênio líquido tem raio interno igual a 15 m e é feito de vidro com espessura igual a 003 m k 06 kcalhmoC O reservatório é revestido externamente por uma camada de lã de vidro de espessura igual a 035 m k 003 kcalhmoC A temperatura na face interna do vidro é 180 oC e na face externa do isolamento é 10oC Calcular a fluxo de calor através da parede b temperatura na interface vidroisolante Exercício 314 Um forno de formato cúbico com altura de 5 ft está isolado com 4 de um material isolante k1 BtuhftoF Nele são inseridas 1500 Ibh de uma liga metálica que se funde a 1100 oF com calor latente de fusão da liga de 300 BtuIb O forno se encontra em um ambiente onde a temperatura é 75 oF e o coeficiente de película é 2 BtuhftoF Desprezandose a resistência térmica do forno e admitindose que a liga já entre a 1100 oF pedese a o fluxo de calor pelas 6 faces do forno b quantos HP são necessários para fundir a liga e compensar as perdas Exercício 316 Duas substancias são misturadas reagindo entre si e liberando calor dentro de um tubo de diâmetro interno 762 cm e espessura igual a 05 cm k 32 kcalhmoC O comprimento do tubo é 10 m Todo o calor gerado na reação é cedido ao ambiente de modo que a temperatura da mistura 180 oC permanece constante Por motivo de segurança será necessário isolar a tubulação de modo que a temperatura na face externa do isolante k 006 kcalhmoC não ultrapasse 50 oC O ar externo está a 25 oC com coeficiente de película 12 kcalhm2oC O coeficiente de película da mistura é 90 kcalhm2oC Pedese a espessura mínima necessária do isolante para atender a condição desejada CAPITULO 4 Exercício 414 Em uma fábrica uma grande folha de plástico k194 kcalhmoC com 12 mm de espessura deve ser colada a uma folha de cortiça k0037 kcalhmoC de 25 mm de espessura Para obter ligadura a cola deve ser mantida a 50 oC por um considerável período de tempo Isto se consegue aplicando uniformemente um fluxo de calor sobre a superfície do plástico O lado de cortiça exposto ao ar ambiente a 25 oC tem um coeficiente de película de 10 kcalhm2oC Desprezando a resistência térmica da cola calcule a o fluxo de calor por m2 aplicado para se obter a temperatura na interface com cola b as temperaturas nas superfícies externas do plástico e da cortiça Exercício 416 Um forno retangular de uma fábrica de cerâmica está isolado com duas camadas sendo a primeira que está em contato com a carga do forno de refratário especial k 06 kcalhm2oC e a outra de um bom isolante k 009 kcalhmoC Sabese que a temperatura da face interna do forno é 900 oC e que a temperatura do ar ambiente é 20 oC com coeficiente de película de 20 kcalhm2oC O fluxo de calor através da parede do forno de 40 cm de espessura é igual a 800 kcalhm2 Pedese aA espessura de cada camada que forma a parede do forno bA temperatura da interface das camadas cSe for especificada uma temperatura máxima de 30oC na parede externa do forno qual a nova espessura isolante necessária Exercício 418 Um reservatório esférico de aço k40 kcalhmoC com 1 m de diâmetro interno e 10 cm de espessura é utilizado para armazenagem de um produto a alta pressão que deve ser mantido a 160 oC Para isto o reservatório deve ser isolado termicamente com um material isolante k03 kcalhmoC Sabendose que os coeficiente de película do produto e do ar são 80 kcalhmoC e 20 kcalhmoC respectivamente e que a temperatura do ar ambiente é 20 oC pedese a o fluxo de calor antes do isolamento b espessura de isolante necessária para que o fluxo de calor através do conjunto seja igual a 30 do anterior c as temperaturas na interface açoisolante e na superfície externa do isolante Exercício 420 Um longo cilindro k 035 kcalhmoC de diâmetro externo 64 mm e interno 60 mm é aquecido internamente por resistência elétrica de modo a manter a temperatura da superfície externa a 90 oC Quando água a 25 oC e velocidade 1 ms flui transversalmente ao cilindro a potência requerida na resistência é 28 KW por metro de comprimento do cilindro Quando ar a 25 oC e velocidade de 10 ms flui do mesmo modo a potência requerida é 400 W por metro de comprimento do cilindro a Calcular os coeficiente de película para os fluxos de água e ar b Calcular a temperatura da superfície interna do cilindro em ambos casos DADO 1 W 086 kcalh Exercício 422 Um submarino deve ser projetado para proporcionar uma temperatura agradável à tripulação não inferior a 20 oC O submarino pode ser idealizado como um cilindro de 10 m de diâmetro e 70 m de comprimento O coeficiente de película interno é cerca de 12 kcalhm2oC enquanto que no exterior estimase que varie entre 70 kcalhm2oC submarino parado e 600 kcalhm2oC velocidade máxima A construção das paredes do submarino é do tipo sanduíche com uma camada externa de 19 mm de aço inoxidável k14 KcalhmoC uma camada de 25 mm de fibra de vidro k0034 KcalhmoC e uma camada de 6 mm de alumínio k175 KcalhmoC no interior Determine a potência necessária em kW da unidade de aquecimento requerida se a temperatura da água do mar varia entre 7 oC e 12 oC DADO 1 KW 860 Kcalh CAPITULO 5 Exercício 55 Duas superfícies planas negras e de grandes dimensões são mantidas a 200 oC e 300 oC Determine a Determine o fluxo líquido de calor entre as placas por unidade de área b Repita para o caso em as temperaturas de ambas placas são reduzidas em 100 oC e calcule a percentagem de redução da transferência de calor Exercício 56 Repetir o exercício 55 itens a e b considerando que as superfícies são cinzentas com emissividades 073 e 022 respectivamente Exercício 58 Um reator de uma indústria trabalha à temperatura de 600 oC Foi construído de aço inoxidável e 006 com 20 m de diâmetro e 30 m de comprimento Tendo em vista o alto fluxo de calor desejase isolalo com uma camada de lã de rocha k 005 KcalhmoC e e 075 para reduzir a transferência de calor a 10 da atual Calcular a o fluxo de calor radiação e convecção antes do isolamento b a espessura de isolante a ser usada nas novas condições sabendo que a temperatura externa do isolamento deve ser igual a 62 oC