Simulado Tranferência de Calor e Massa - 2023

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Disc.: TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA 
 
Acertos: 1,6 de 2,0 21/10/2023 
 
 
1a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Ar quente a 80°C é soprado sobre uma superfície circular de 2 m de diâmetro e 
que está a 35 °C. Se o coeficiente médio de transferência de calor por 
convecção é 60 W/m²K, qual é o fluxo de transferência de calor do ar à placa? 
 
 
3226 W 
 
-4520 W 
 
4520 W 
 
-8482 W 
 
8482 W 
Respondido em 21/10/2023 09:54:43 
 
Explicação: 
Aplicando a lei de resfriamento de Newton temos: 
 
 
 
2a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Um tanque de aço (k1 = 40 W/m.K), de formato esférico e raio interno de 0,5 
m e espessura de 5 mm, é isolado com 38mm de lã ( k2 = 0,04 W/m.K ). A 
temperatura da face interna do tanque é 220 °C e a da face externa do isolante 
é 30°C. Após alguns anos de utilização, a lã foi substituída por outro isolante, 
também de 38mm de espessura, tendo sido notado então um aumento de 10% 
no calor perdido para o ambiente (mantiveram-se as demais condições). Qual é 
o coeficiente de condutividade térmica do novo isolante? 
 
 
 
0,023 W/m.K 
 
0,044 W/m.K 
 
0,068 W/m.K 
 
0,055 W/m.K 
 
0,030 W/m.K 
Respondido em 21/10/2023 09:55:18 
 
Explicação: 
 
 
 
3a 
 Questão Acerto: 0,0 / 0,2 
 
Óleo (1 atm) ingressa a um tubo circular (aço inox, rugosidade de 0,002 mm) de 20 cm 
de diâmetro e a uma velocidade média de 5 m/s. A parede do tubo se mantém a uma 
temperatura superficial constante. Determine o coeficiente de transferência de calor por 
convecção para um tubo de 20 m de comprimento. As propriedades do fluido na 
temperatura média são: 
 
 
 
 
158 W/m².K 
 
169 W/m².K 
 
56 W/m².K 
 
97 W/m².K 
 
128 W/m².K 
Respondido em 21/10/2023 10:08:27 
 
Explicação: 
Calculamos o número de Reynolds para saber o tipo de escoamento: 
 
Identificamos o comprimento de entrada para saber onde é desenvolvido totalmente 
turbulento: 
 
Como é turbulento existem perdas com relação ao atrito, ou seja, o fator de atrito para 
uma rugosidade do aço inox de 0,002 mm é: 
O Número de Nusselt para escoamento com fator de atrito: 
 
O coeficiente de transferência de calor é: 
 
 
 
4a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
 
Determine o número de Sherwood (Sh). 
 
 
3785 
 
2813 
 
1983 
 
1280 
 
2013 
Respondido em 21/10/2023 10:27:19 
 
Explicação: 
 
 
 
5a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Um tubo num trocador de calor tem um diâmetro interno de 0,20 m e 0,25 m 
de externo. A condutividade térmica do material do tubo é de 20 W/m.K 
enquanto que o coeficiente de transferência de calor na superfície interna é 
800 W/m².K e da superfície externa de 500 W/m².K. Qual é o valor do 
coeficiente de transferência de calor do trocador baseado na superfície interna? 
 
 
270 W/m².K 
 
152 W/m².K 
 
110 W/m².K 
 
330 W/m².K 
 
190 W/m².K 
Respondido em 21/10/2023 09:57:39 
 
Explicação: 
 
 
 
6a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
 
 
 
1,76 x 10-11 kmol/s 
 
3,76 x 10-11 kmol/s 
 
5,76 x 10-11 kmol/s 
 
4,76 x 10-11 kmol/s 
 
2,76 x 10-11 kmol/s 
Respondido em 21/10/2023 10:10:57 
 
Explicação: 
 
 
 
7a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Um duto retangular de ar forçado para aquecimento é suspenso a partir do teto de um 
porão cujas paredes e ar estão na temperatura de . O duto tem um comprimento de 15 m 
e sua seção reta é de 400 mm x 250 mm. A emissividade e o coeficiente convectivo na 
superfície são de aproximadamente 0,65 a 4 W/m²K. 
Para um duto não isolado cuja temperatura superficial média é de 45°C qual é a taxa de 
perda de calor do duto? 
 
 
958 W 
 
125 W 
 
3242 W 
 
2255 W 
 
588 W 
Respondido em 21/10/2023 10:11:10 
 
Explicação: 
Para um sistema onde a radiação e a convecção estão atuando a uma mesma 
temperatura ambiente, podemos realizar o cálculo para um coeficiente de 
transferência combinado: 
 
Primeiro calculamos o coeficiente de transferência de calor combinado: 
Posteriormente, calculamos a área de transferência. Esse duto tem 4 lados 
(retângulos) onde são duas vezes para área superior e inferior, além de duas laterais: 
Finalmente, a taxa de transferência de calor combinada: 
 
 
 
8a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Consideremos a transferência de calor bidimensional numa barra solida de 
molibdênio em formato de L que está inicialmente a uma temperatura 
uniforme de 200°C e cuja seção transversal está na figura abaixo. As 
propriedades da barra são k=138 W/m°C; α =53,7 x 10-6m²/s. O lado direito 
da barra está isolado e a superfície inferior se mantem a uma temperatura 
uniforme de 200°C em todo momento. No instante t=0 a superfície superior 
completa e a lateral esquerda se sujeita a uma convecção com fluido 
refrigerante a uma temperatura de 10 °C e um coeficiente de transferência de 
calor de 100 W/m².°C. A rede de pontos é igualmente espaçados com 
∆x=∆y=2 cm. 
 
Os pontos 1 e 2 são os mais expostos à convecção e por tanto em algum deles 
deve ser analisado o critério de uso do método explicito. Qual é o intervalo de 
tempo adequado para utilizar o método explícito? Faça a análise a partir do 
ponto 2. 
 
 
≤ 0,8 s 
 
≤ 0,5 s 
 
≤ 1,8 s 
 
≤ 1s 
 
≤ 1,2 s 
Respondido em 21/10/2023 10:26:29 
 
Explicação: 
 
 
 
9a 
 Questão Acerto: 0,0 / 0,2 
 
Deve-se resfriar uma superfície vertical quente de 15 cm de largura e 20 cm de alto que 
está em ar a 14°C por meio de um sumidouro de calor com aletas igualmente espaçadas 
de perfil retangular. As aletas têm 2 cm de largura e 20 cm de comprimento na direção 
vertical e a temperatura da base é de 160°C. 
As propriedades do fluido na temperatura do filme são: 
 
Qual é a taxa de transferência de calor por convecção natural? 
 
 
52 W 
 
120 W 
 
156 W 
 
325 W 
 
253 W 
Respondido em 21/10/2023 10:31:10 
 
Explicação: 
 
 
10a 
 Questão Acerto: 0,2 / 0,2 
 
 
 
 
270 kg 
 
152 kg 
 
112 kg 
 
56 kg 
 
185 kg 
Respondido em 21/10/2023 09:56:28 
 
Explicação: