prova do primeiro estágio - FEnômenos 2

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Universidade Federal de Campina Grande 
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar 
Unidade Acadêmica de Tecnologia de Alimentos 
Disciplina: Fenômenos de Transporte II 
Professor: Georgiana Maria V. Martins 
Aluno (a):____________________________________ Matrícula:____________ 
 
Prova do 1° estágio – Transferência de Calor 
1) As paredes de uma geladeira são tipicamente construídas com uma 
camada de isolante entre dois painéis de folhas de metal, conforme 
apresenta a Figura 1. Considere uma parede feita com isolante de fibra de 
vidro, com condutividade térmica ki=0,046W/mK e espessura Li=50mm, 
e painéis de aço, cada um com condutividade térmica kp=60W/mK e 
espessura de 3mm. Com a parede separando ar refrigerado a T∞,i=4°C 
do ar ambiente a T∞,0=25°C, determine o fluxo de calor. Os coeficientes 
associados à convecção natural nas superfícies interna e externa pode ser 
aproximado por hi=he=5W/m2K. 
 
Figura 1 
2) Um tubo de água quente, com raio externo ro, está a uma temperatura 
To. Uma camada de isolamento térmico, aplicada para reduzir a perda de 
calor, possui um raio externo r1 e a superfície externa está a uma 
temperatura T1. Em um sistema de coordenadas T-r obtenha a 
distribuição de temperatura no isolante para uma transferência de calor 
unidimensional, em estado estacionário, com propriedades constantes. 
3) Uma câmara de congelador é um espaço cubico de lado iguala 4m. 
Considere a sua base, seja perfeitamente isolada. Qual a espessura 
mínima de um isolamento à base de espuma de estireno (k=0,030W/mK) 
que deve ser usada no topo e nas paredes laterais para garantir uma carga 
térmica menor do que 500W, quando as superfícies interna e externa 
estiverem a -10°C e 35°C? 
4) Sob condições para as quais a mesma temperatura em um quarto é 
mantida por um sistema de aquecimento ou resfriamento, não é incomum 
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uma pessoa sentir frio no inverno e estar confortável no verão. Forneça 
uma explicação para esta situação, considerando um quarto cuja 
temperatura ambiente seja mantida a 20°C ao longo do ano, enquanto 
suas paredes encontram-se normalmente a 27°C e -14°C no verão e no 
inverso, respectivamente. A superfície exposta de uma pessoa no quarto 
pode ser considerada a uma temperatura de 32°C ao longo do ano com 
uma emissividade de 0,9. O coeficiente associado à transferencia de calor 
por convecção natural entre a pessoa e o ar do quarto é de 
aproximadamente 2W/m2K. A Figura 2 representa a pessoa exposta ao 
aquecimento e resfriamento. 
 
Figura 2 
5) A Figura 3 representa a condução unidimensional, em regime estacionário, 
com geração uniforme de energia interna ocorre em uma parede plana 
com espessura de 50mm e uma condutividade térmica constante igual a 
5W/mK. Nessas condições, a distribuição de temperatura tem a forma 
T(x)=a+bx+cx2. A superfície em x=0 está a uma temperatura 
T(0)=To=120°C. Nessa superfície, há convecção com um fluido a 
T∞=20°C com h=500W/m2K. A superfície em x=L é isolada termicamente. 
Determine: a) a taxa de geração de energia interna, b) os valores das 
constantes a,b e c do perfil de temperatura, c) o fluxo de calor em x=L, 
d) a Temperatura em x=L 
 
Figura 3 
Boa prova!