Trabalho sobre transferência de calor

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ – UTFPR DISCIPLINA: Transferência de Calor A 1º Trabalho Avaliativo (19/07/2021) Aluno (s):______________________________________________________________ 1) Considere uma placa (K = 200 W/mK) com espessura de 2 cm e geração uniforme de calor de 40 MW/m³. A temperatura na superfície esquerda é de 160 ºC e na direita, de 100 ºC. Determine: a) A temperatura no centro da placa (ºC) (1,0) b) O fluxo de calor na superfície esquerda (W/m²) (1,0) c) O fluxo de calor na superfície direita (W/m²) (1,0) d) O fluxo de calor no centro da placa (W/m²) (1,0) 2) Em uma empresa, existem 500 m de linha de vapor a 150 °C, com diâmetro externo de 0,1 m, sem isolamento térmico, em um ambiente fechado a 30 °C. O vapor estava sendo gerado através da queima de lenha que produzia energia a baixo custo, porém causando grandes danos ambientais. Diante disso, esse processo foi substituído por um sistema de queima de gás natural adaptado à caldeira que polui menos e ainda apresenta vantagens no custo do kWh. Objetivando a racionalização de energia nessa empresa, propõe-se o isolamento da tubulação a partir de uma análise dos custos envolvidos. Para tanto, considere um coeficiente de transferência convectiva de calor ha = 7,0 W/m² K entre a tubulação (sem isolamento) e o ar ambiente. A emissividade da tubulação é de 0,9. Despreze as resistências térmicas por convecção interna e condução na parede da tubulação e suponha que as temperaturas das paredes internas da sala sejam iguais à temperatura do ambiente. a) Determine a economia de energia diária, em joules, que pode ser obtida isolando-se a tubulação com uma camada de 0,05 m de lã de vidro (K = 0,04 W/mK). Despreze trocas térmicas radiativas entre o isolante e o ambiente e considere o coeficiente de convecção hb = 3,5 W/ m² K (após colocar o isolante). (1,5) b) O orçamento para a colocação do isolamento térmico é de R$ 60.000,00 e o custo do kWh é R$ 0,10. Calcule o tempo de amortização do investimento, considerando que a linha opera 24 horas por dia. (1,5) 3) As duas extremidades de uma haste de cobre em formato de U, com 0,6 cm de diâmetro, estão rigidamente fixadas em uma superfícies vertical. A temperatura da parede é mantida a 93°C. O comprimento estendido da haste é de 0,6 m e ela está exposta ao ar a 38°C. O coeficiente de convecção é de 34 W/m²K. Calcule a temperatura do ponto médio da haste (1,5). Qual a taxa de calor a partir da base (W) (1,5)? Condutividade do cobre = 396 W/mK Atenção: - O trabalho poderá ser desenvolvido em duplas; - O desenvolvimento do trabalho deverá ser manuscrito; Instruções para o Trabalho Avaliativo 1. Cabe exclusivamente ao aluno: a. Garantir uma boa conexão de internet para envio do desenvolvimento do trabalho dentro do horário proposto; b. Fornecer cópia legível do desenvolvimento do trabalho realizado. Atente para imagens de boa qualidade ao tirar foto das resoluções dos exercícios propostos e, se possível, utilize um escâner para digitalizar as mesmas. O professor não se responsabilizará por imagens de baixa qualidade que, eventualmente, não permitam o entendimento do desenvolvimento das questões causando prejuízo ao aluno. Um único arquivo em pdf deverá ser entregue com a resolução dos exercícios. c. Entregar a cópia eletronicamente via e-mail até a hora limite estipulada para a realização do trabalho. Caso o aluno não consiga enviar a solução do trabalho até a hora combinada para tal, será atribuído a nota “zero”; d. Após o envio da resolução do trabalho, não será acrescentado ou alterado o(s) nome(s) do(s) aluno(s). e-mail de envio do trabalho pelo docente: gerson.h.santos@gmail.com (verificar SPAM) e-mail (s) para o recebimento da solução do trabalho pelo docente (enviar para os dois): gerson.h.santos@gmail.com; gsantos@utfpr.edu.br Horário máximo para o envio do trabalho: 19/07/2021 às 13:00 h