EXERCICIO ALETAS

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UFRN – CT – DEM
TRANSMISSÃO DE CALOR
1. Na chapa de absorção de um coletor solar de chapa plana estão soldadas tubulações de cobre de acordo (ver figura), A chapa de absorção tem 6 mm de espessura e é feita em liga de alumínio (K=177 W/m°C). Esta chapa está separada de uma cobertura transparente por um espaço com vácuo. Os tubos de cobre estão regularmente espaçados um do outro de L = 0,20 m e existe a circulação de água no interior de cada um para remover o calor recolhido pela chapa de absorção. Pode-se admitir que a água está na temperatura uniforme de 60°C. Para um fluxo líquido de radiação na superfície de 800 W/m2, qual a temperatura máxima na chapa e qual a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento dos tubos? Admita que a temperatura da chapa de absorção, diretamente acima de um tubo, seja igual a temperatura da água.
2. Considere uma colher de prata imersa em uma xícara com chá. A colher pode ser considerada como um bastão fino de seção transversal constante e comprimento 2L. Assuma que metade desta colher (comprimento L) está imersa no chá e a outra metade está exposta ao ar ambiente. Além disso, considere que as extremidades do bastão estão isoladas e que a colher pode ser tratada como uma aleta com condução unidirecional. Seja 2L = 10 cm; Ast = 2x10-5m2; P = 2 cm; K = 400 W/m°C; hcar = 10 W/m2ºC; hcchá = 1000 W/m2ºC; Tar = 20 ºC; Tchá = 80 ºC. Pede=se: a) temperatura no centro do bastão e temperatura nas extremidades; c) fluxo de calor através da colher (bastão).
3. Para aumentar a transferência de calor numa superfície que é mantida a Ts1 = 100 °C, usam-se pinos cilíndricos de cobre (K=369 W/m°C) com diâmetro de 1 mm e comprimento de 25 mm. Uma das bases de cada pino fica soldada à superfície (em x=0) enquanto a outra base (em x=25 mm) fica soldada a uma segunda superfície a Ts2 = 0 °C. O ar que passa entre as superfícies e sobre os pinos também está a 0 °C (zero) e tem coeficiente convectivo de 100 W/m2°C. a) Qual a transferência de calor de um pino para o ar? b) Qual a transferência de calor total, para o ar, numa seção de 1 m por 1 m da superfície a 100 °C, se os pinos estiverem regularmente espaçados de 4 mm entre os respectivos eixos?