Prova-Transferencia-de-Calor-e-Massa-UFPR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA TMEC030 TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA Prof Luís Mauro Moura 1ª AVALIAÇÃO 01042022 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 Os critérios de correção estão disponíveis no rodapé da última folha d Calculadora com tela gráfica não é permitida e Quando convier o SISTEMA ou o VOLUME de CONTROLE deve ser definido Caso contrário a questão pode ser anulada QUESTÃO 1 VALOR 30 Um sistema de secagem de frutas utilizando uma estufa com vidro é irradiado pelo Sol com um fluxo de 500 Wm2 O vidro possui transmissividade espectral igual a 085 até o comprimento de onda de 03m e nula a partir disso Em todo a bada espectral considere que a absortividade deste vidro é nula O vidro possui uma espessura de 15 mm e condutividade térmica de 1 WmK Se a temperatura do ar ambiente for 40ºC com coeficientes de convecção em ambos os lados do vidro de 20 Wm2K Considere que a base é perfeitamente isolada Área 1m2 Obtenha a VALOR 20 A temperatura máxima que a estufa alcançará se não houver escoamento de ar pelo interior dela Qual a temperatura da superfície externa do vidro nesta condição b VALOR 10 Para a retirada dos vapores injeta se ar com uma vazão de 002 kgs no interior da estufa cp1000JkgK Se o acréscimo de temperatura de saída em relação a entrada for de 10K nesta condição determine a temperatura da superfície externa do vidro para o item a QUESTÃO 2 VALOR 35 Uma vareta de solda de diâmetro 10mm e comprimento L30mm pode ser considerada perfeitamente isolada em sua superfície lateral pelo fato de possuir um revestimento protetor No processo de solda é determinada uma potência elétrica de 200 W que pode ser considerada como transferida para a vareta de solda uma outra parte fica no cordão de solda O outro lado da vareta é mantido a temperatura de 20ºC a VALOR 10 A distribuição de temperatura analítica ao longo da vareta considerando a origem do sistemas de coordenadas na posição onde a temperatura está a Tx020ºC Esboce graficamente b VALOR 10 A temperatura máxima nesta vareta e sua posição c VALOR 15 Escreva as equações pelo método dos balanços para 3 volumes igualmente espaçados QUESTÃO 3 VALOR 35 Determine o aumento percentual na transferência de calor associado à fixação de aletas de Cobre de perfil triangular a uma parede plana As aletas têm L30 mm de altura t2 mm de espessura e são igualmente espaçadas a uma distância de 4 mm O coeficiente de convecção é de 30Wm2K e a condutividade térmica do Cobre é kAl 400 WmK vidro 𝑚ሶ Um conjunto de aletas retangulares que tivesse a mesma massa e um comprimento menor teria qual resultado neste caso utilize a equação 389 para a obtenção da eficiência QUESTÃO 2 VALOR 40 Uma placa de concreto de espessura X3 cm e de X2 m x X3 m em suas outras dimensões que está em processo de cura possui uma geração inicial de 𝑞ሶ 10𝐗𝟑𝑊 𝑚3 Esta chapa é ventilada em seus dois lados por uma corrente de ar com hX4 X5Wm2K A chapa possui em toda a sua superfície um revestimento que proporciona uma resistência térmica igual a R002 m2KW A placa de concreto está inicialmente a 5X3ºC e o ar é mantido a 2X3ºC Obtenha a 10 Se esta taxa de geração se mantiver constante esta placa irá aquecer ou esfriar b 5 A hipótese de capacitância global é válida para este problema Justifique c 25 Na hipótese condução 1D onde a variação da temperatura com a espessura será muito maior que nas outras dimensões e usando simetria obtenha a solução numérica em 4 volumes igualmente espaçados Propriedades do concreto 2000 kgm2 cp 12kJkgK e k X3 WmK Formulário PVMRT WPdV cp cv QWdU ducvdT cpcvR 4 2 4 1 T T A qrad 5 67010 8 Wm2K4 mh qlatente d4 mm L30 mm d4 mm t2 mm dt mc dT q p sensível L T kA T q b a cond T hA T q s conv n k T q Coordenadas cartesianas t T c q z z k T y y k T x k T x p Coordenadas cilíndricas Coordenadas esféricas Expansão de Taylor dx dx df f f x x dx Balanço de Energia dt Vc dT E E E E ac g s e Coef global em paralelo 2 2 2 1 1 1 1 viz viz r total T T T T h R R R Eficiência da Aleta Balanço de Energia dt Vc dT E E E E ac g s e k hL i c 3 2 2 R L esfera R L cilindro L plana L parede A V L geral c c c c t T c g 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 k T r sen r T r kr r p 1 1 1 2 2 2 2 2 b a s f máx f f hA q q q sen d d I E e cos 2 0 2 0 0 Ed E I e E d d dA dq I e cos 1 sen d d r dA d n 2 b b b b E d E E E d 2 1 2 1 0 1 C32898 mK 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 Exp de Taylor dx dx df f f x x dx dt Vc dT E E E E ac g s e Coef global 2 2 1 1 1 viz viz r conv r total T T T T h h h h