Prova de Transmissão de Calor I - EMC 5417

EMC 5417 Transmissão de Calor I Segunda Prova a 2 pontos Uma pequena gota de água com diâmetro D100µm a temperatura 0ºC cai sobre uma superfície metálica não molhável que se encontra a T115ºC Usando a condição de shape factor determine aproximadamente quanto tempo é necessário para a gota congelar completamente calor empregado em mudança de fase dQdm h Considere que o ar em torno da gota é estacionário Considere e calor latente de fusão da água é hL334 kJkg e densidade do gelo ρ920 kgm³ 1 ponto Considera a gota do exemplo anterior em contato com uma superfície mas suspensa no ar a 30ºC com um coeficiente de convecção h10 Wm²K Determine quanto tempo levará para a gota atinja 15ºC É razoável considerar que a distribuição de temperatura não é uniforme Considere a condutividade térmica do gelo k188 WmK e a capacidade térmica do gelo C1945 JKk Como você justifica esta diferença b 3 pontos Considere uma placa plana de grandes dimensões e espessura 2L temperatura T1 trocando calor em regime transiente com o ambiente a T2 sendo um coeficiente de convecção h Descreva as trocas de calor das arestas do plano com a distribuição de calor unidimensional em x considerando a distribuição do calor nas faces como um todo a 1 ponto Considerando 2L06m T180ºC e T220ºC determine uma solução qualquer por meio do método de elementos finitos considerando a forma geométrica b 15 pontos Empregando diferenças finitas em regime transiente determine a temperatura nos pontos localizados em x0 m e x02 m em 1400 segundos Dica adote Δx01 m e o modelo analítico empregado para a solução do problema para x1200 s e utilize o critério de convergência para justificar a escolha do incremento no tempo 3 4 pontos Use o método de diferenças finitas na solução deste problema Considere uma barra cilíndrica que se comporta como uma aleta radiativa de diâmetro D01 m e comprimento L04 m feita de um material cuja condutividade térmica é k50 Wmk sujeita a convecção coeficiente h10 Wm²k com ambiente a T20ºC que recebe na sua base x0 m um fluxo de calor q Wm² que se encontra isolada na outra extremidade Considera regimem permanentemente Desejase determinar as temperaturas de 5 pontos ao longo do comprimento da barra outro ao topo e mais três distribuídos no comprimento da barra a 2 pontos Divide a barra em elementos de comprimento Δx centralizados nos pontos de medida de temperatura esta centralização não obedece aos elementos externos em b Estabeleça a equação de diferenças finitas para estes pontos b 1 ponto Suponha agora que em um experimento as temperaturas foram medidas para temperaturas resultando em T0 m1030ºC T01 m815ºC T02 m665ºC T03 m570ºC T04 m505ºC Determine o calor total transportado pela barra c 1 ponto A partir do calor total transportado obtido no item anterior use as equações de diferenças finitas e ajude o aluno usando como chute inicial as temperaturas dadas em b empregue o método de diferenças finitas e a solução da barra realmente se comporta como uma aleta Profa Marcia Mantelli Florianópolis 05 de novembro de 2015