Questões - convecção em processos de transporte de calor e massa - Fenômenos de Transporte

Prévia do material em texto

Questões sobre convecção em processos de transporte de calor e massa - Fenômenos de Transporte
1. A convecção é um dos mecanismos de transferência de calor e massa em fluidos. Explique o processo de convecção natural e forçada, destacando as principais diferenças entre os dois e suas aplicações em sistemas de engenharia, como em troca de calor e resfriamento.
2. Assinale a alternativa correta sobre os efeitos da convecção em sistemas de transferência térmica:
a) A convecção natural ocorre apenas em fluidos em movimento forçado, como em ventiladores e bombas.
b) A convecção forçada é responsável pela transferência de calor sem a necessidade de um gradiente de temperatura.
c) A eficiência da convecção forçada aumenta com a velocidade do fluido, pois o movimento do fluido facilita a remoção de calor da superfície.
d) Em convecção natural, a transferência de calor é mais eficaz em líquidos do que em gases, devido à maior densidade dos líquidos.
3. Considere um processo de resfriamento de um equipamento através de um fluido em movimento. Explique como a taxa de transferência de calor é afetada pela velocidade do fluido e pelo tipo de escoamento (laminar ou turbulento) nas superfícies de troca térmica.
4. A equação de Nusselt descreve a relação entre a transferência de calor por convecção e a transferência por condução. Explique como o número de Nusselt pode ser utilizado para caracterizar a eficiência de troca de calor em sistemas como trocadores de calor e dutos de ventilação. Quais são os fatores que afetam esse número em diferentes condições de operação?
5. Assinale a alternativa correta sobre a convecção em processos de massa:
a) A convecção não afeta o transporte de massa, já que esse processo ocorre apenas em trocas de calor.
b) A convecção natural é a principal responsável pela transferência de massa em processos de difusão.
c) Em processos de convecção forçada, a taxa de transferência de massa aumenta com a velocidade do fluido, pois promove uma maior renovação das camadas próximas à superfície.
d) A convecção forçada não tem impacto em processos de adsorção ou extração.
6. No processo de destilação, a transferência de calor e massa ocorre simultaneamente. Explique como a convecção pode afetar a eficiência de uma coluna de destilação, especialmente em relação à separação de componentes com diferentes volatidades. Quais estratégias podem ser adotadas para melhorar o desempenho da coluna em termos de convecção?
7. Durante o resfriamento de um reator químico, o calor é transferido do fluido quente para o fluido refrigerante. Explique como a escolha do tipo de convecção (natural ou forçada) pode influenciar o tempo de resfriamento e a uniformidade da temperatura dentro do reator. Quais são as vantagens e desvantagens de cada tipo de convecção?
8. A transferência de calor por convecção também pode ser influenciada pela presença de superfícies rugosas ou tratadas em trocadores de calor. Explique como essas superfícies alteram o comportamento da convecção e, consequentemente, a eficiência do processo. Como a rugosidade pode aumentar a taxa de transferência de calor?