Prova Transferência de Calor e Massa Aplicados Aos Sistemas Térmicos

Uma taxa de transferência de calor de 4 KW é conduzida através de uma seção de um material isolante de área transversal 10 m² e espessura 25cm Se a temperatura da superfície interna quente é 450C e a condutividade térmica do material é 04WmK quanto é a temperatura da superfície externa 1 2177 C 2 335 C 3 450 C 4 425 C 5 3758 C Uma parede de 2 m² de um forno é constituída de duas camadas 020 m de tijolo refratário K1 15 WmºC e 02 m de tijolo isolante K2 03 WmºC A temperatura da superfície interna do refratário é 1600 ºC e a temperatura da superfície externa do isolante é 145 ºC Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa calcule A temperatura da interface refratárioisolante 1 13575 ºC 2 10643 ºC 3 21355 ºC 4 12418 ºC 5 11755 ºC Uma camada de material refratário K25 kcalhmºC de 60 mm de espessura está localizada entre duas chapas de aço K45 kcalhmºC de 7 mm de espessura As faces da camada refratária adjacentes às placas são rugosas de modo que apenas 50 da área total está em contato com o aço Os espaços vazios são ocupados por ar K0015 kcalhmºC e a espessura média da rugosidade de 1 mm Considerando que as temperaturas das superfícies externas da placa de aço são 490 ºC e 80 ºC respectivamente OBS Na rugosidade o ar está parado considerar apenas a condução Considerando que a parede tem 1 m² de área calcule a taxa de calor 1 14755kcalh 2 85742 kcalh 3 1633364 kcalh 4 91545 kcalh 5 94444 kcalh Calcule a taxa de calor através da parede toda incluindo a janela Considere uma parede de tijolos K1 08 WmC de 20 cm de espessura com uma janela de vidro K2 1WmC no centro de 25 m² e espessura de 1 cm Considere T1 40 C e T2 15 C Taxa de calor 1 7200 W 2 5875 W 3 6460 W 4 5210 W 5 8500 W Um copo de refrigerante pode ser considerado como um cilindro de 20 cm de altura e 7 cm de diâmetro As paredes do copo são de um plástico muito fino e com resistência térmica desprezível Dentro do copo são colocados 2 cubos de gelo com 3 cm de lado de modo que o mesmo fica cheio até a borda com a mistura gelorefrigerante que permanece a 0 C até a fusão completa do gelo O copo está depositado sobre uma superfície bem isolada de modo que devem ser consideradas apenas as transferências de calor pelas áreas laterais e superior Considerando que o ar ambiente está a 25 C com coeficiente de película de 25 kcalhm²C e que a densidade e o calor latente de fusão do gelo são 935 kgm³ e 806 kcalkg respectivamente Assinale a alternativa que apresenta a taxa de calor transferido entre o ambiente e a mistura gelorefrigerante o tempo necessário para a fusão completa do gelo e o tempo necessário para a completa fusão do gelo caso o copo seja encaixado em um recipiente externo de 1 cm de espessura de isopor k 002 kcalhmC 1 2989 Kcalh 617 min 516 min 2 473 Kcalh 817 min 516 min 3 2989 Kcalh 617 min 416 min 4 2989 Kcalh 817 min 516 min 5 473 Kcalh 617 min 416 min Uma esfera de 30 mm de diâmetro cuja superfície é difusa e cinza com uma emissividade de 08 é posta em um forno de grandes dimensões em que as paredes se encontram à temperatura uniforme de 600 K A temperatura do ar no forno é de 400 K e o coeficiente de transferência de calor por convecção entre a esfera e o ar no forno é de 15 Wm2K Assinale a alternativa que apresenta o resultado mais próximo da transferência de calor líquida para a esfera quando sua temperatura é de 300 K Área da esfera πD² 1 198 W 2 198 MW 3 176 MW 4 176 W 5 7 kW Uma barra circular com 10 cm de comprimento e 5 mm de diâmetro tem uma extremidade mantida a 100ºC A superfície da barra está exposta ao ar ambiente a 25ºC com um coeficiente de transferência de calor por convecção de 100 Wm²K Qual alternativa apresenta a taxa de transferência aproximada para o ar caso o material da barra possua uma condutividade térmica de 200 WmK 1 57 W 2 57 kW 3 6 W 4 7 W 5 7 kW 1 q kATint TextL Lei de Fourier da condução condição de calor q KAΔTL q 4000W k 04WmK A 10m² L 0025m Text 460 Text 400 4000x0025 04 250 Text 425 o 2 Q ja fiz x A1 l10005 04 000357m² 3 Q hATs To h 100Wm²K 10 m hA 11000504 000357 m² T s 100Co To 25ºC Q 118 w 1 W 6 Q Lig Q Rad Q Conv Q RAD G θ A Tparede T esfera Q RAD 151282720 8122920 129610⁸8110⁹ A 11003² 282710² m² T parele 600 T esfera 300 Q RAD 156 w Q RAD 15w 7 Q CONV hATar Tesira 08 15 6110³ 12827 10³ 1400300 42 W Q CONV hATar Tesira Logo Q 1556 42 198 W A 4 Lei de condução de calor Q kAΔT L em estado estacionário ΔT T1T2 4025 25ºC A parede total tem área 5m x 5m 25 m² e a janela 25 m² A parede 25 25 225 m² Q parede 09 x 25 x 1250 22500 W Q janela 6250 W Q total 26250 6250 W q parede 09 025 025 125 Q janela Q sendo θ 02 003 1 2 q kA Txente Tfinal L como q é o mesmo em ambos os lados q T1T2L1 kAT2T3 L2 15 4600 T2 03 T2 425 02 02 15 4600 T2 kA T2T 13575ºC 3 q ΔTRt Rt Reposição Reposição Reposição Reposição 0000365 hckcal 0000156 hckcal 0026 0024 7 251 7 25 1 0000441 00000444 00000444 0001 015 005005 3 000517 0000444 105 0005 0001 2 0000056 2 00000441 0024 ΔT 490 80 410ºC Logo q 410 00244 1683864 Kcalh 5 Q hAΔT ΔT T empenho T zero Inicial 25 0 25º A área dh 1dhh 1001102² 000356 m² Apore V43πr³ 1110 297 00496 m³ Q 25004948325 2998 Kcalh Energia necessária para derretê gelo Q quebra mLf m 9851 5410 005035kg V gelo 003²2706 m² 2 200³ 470 m³ Q fusão 00505806 407 Kcal t Q fusãoQ 4072998 160 e 6497 minh Considerando agora que copo está encaixado num isopor de 1cm de espessura o novo fluxo de calor será Q kAΔTL 002000498325 299 Kcalh 003 001 e t 407 299 516 min Logo o alternativa A