Prova-Transferencia-de-Calor-e-Massa-Resolucao-de-Exercicios

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA TMEC030 TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA Prof Luís Mauro Moura Exercício Prova 1 19102024 Aluno Observações a A interpretação das questões faz parte da avaliação b Todos os cálculos devem ser demonstrados sob pena de anulação da questão c Calculadora com tela gráfica não é permitida QUESTÃO 1 VALOR 35 Um cubo de aresta de 1m e exposto a uma incidência sola de 1000Wm2 em sua face superior e 08 A face superior troca calor por convecção com o ar a T20ºC e todos os coeficientes de convecção podem ser considerados sendo h10Wm2K Todas as faces laterais são perfeitamente isoladas a Considerando que o material da face superior é um condutor perfeito determine a temperatura interna média do cubo desprezando a emissão de radiação por onda longa b Se a face inferior for uma placa de espessura de 50mm e condutividade térmica de 01WmK e determinouse que a temperatura da superfície externa inferior é 22ºC determine nova temperatura interna como no caso a mantendo as faces laterais como perfeitamente isolantes c Se for considerado a radiação Emissão em onda longa estime a nova temperatura interna para 1 QUESTÃO 2 VALOR 35 Uma parede plana unidimensional em regime permanente é composta por duas camada de materiais em contato Um deles com espessura de L1100mm condutividade térmica k1100WmK e uma geração de calor 𝑞 106𝑥3 apresenta em sua outra face um isolamento perfeito O outro material não apresenta geração com espessura desprezível está em contato com o ar a T20ºC e h20Wm2K Obtenha a 10pontos O perfil de temperatura Tx no material 1 Apresente um diagrama deste perfil de temperatura b 10pontos A temperatura Ts na superfície externa do material 2 A temperatura máxima que ocorre e sua posição e o fluxo de calor transferido para o ambiente c 15pontos Se fosse utilizado 20 aletas cilíndricas de diâmetro d3 mm e comprimento L220mm igualmente espaçadas em uma superfície de área 1m2 obtenha a nova temperatura Ts temperatura da base material 2 𝑚 ℎ𝑃 𝑘𝐴 𝜂 tanh 𝑚𝐿𝑐 𝑚𝐿𝑐 𝐿𝑐 𝐿 𝐷 4 𝑞 106𝑥3 h T L1100mm L220mm 1 2 Ts x QUESTÃO 3 VALOR 30 Para o problema ilustrado na figura calcule por volumes finitos as incógnitas indicadas Desenhe no mínimo 2 isotermas 2 linhas de fluxo de calor por volume Calcule o fluxo de calor vertical do volume 12 e a taxa transferida de calor horizontal entre os volumes 2 e 3 Dados xy1 2y2z1m k 100 WmK Formulário PVMRT WPdV cp cv cpcvR QWdU ducvdT 4 2 4 1 T T A qrad 5 6710 8 Wm2K4 mh qlatente dt mc dT q p sensível L T kA T q b a cond T hA T q s conv n k T q Expansão de Taylor dx dx df f f x x dx Coef global em paralelo 2 2 1 1 1 viz viz r conv r total T T T T h R R R Balanço de Energia dt Vc dT E E E E ac g s e Coordenadas cartesianas t T c q z z k T y y k T x k T x p Coordenadas cilíndricas Coordenadas esféricas Eficiência da Aleta Teorema do valor médio 𝑓𝐿 𝑓𝑥𝑑𝑥 𝐿 0 t T c q z k T z T k r r r kr T r p 1 1 2 t T c q T k sen sen r T k r sen r T r kr r p 1 1 1 2 2 2 2 2 𝑞 1 T1100ºC T2 q3S10 3 W q1n10 4 Wm 2 T3 q2W10 5 Wm 2 Tnf30ºC Tsf210ºC x y1 y2 y x x b a s f máx f f hA q q q Expansão de Fourier x dx q q q x x x dx