TranscalEstacioAV1-Outubro2015

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AVALIA(:AO: AVl ii 
CCE0385 - TRANSF. DE CALOR E MASSA 
Periodo Acad. 2015.2 
Turma: 
Data: 
NOME COMPLETO DO ALUNO (A): 
12_t(b.(UA) n~o~ I'X: . Ko~~ 
RUBRICA DO ALUNO (A): ()j{)j(0 
1~ Questao - Um equipamento de refrigera~ao sera instalado numa edifica~ao com dois pavimentos. A 
faixa de opera~ao especificada pelo fabricante permite remover calor a uma taxa entre 1500 e 2000kcal/h. 
Sabe-se que as trocas de calor pelo telhado, pelos pisos, pelas quinas e janelas sao despreziveis. 
As dimensoes sao h= 4m: b=lm: z=6m. As temperaturas no ambiente externo e interpo sao, 
respectivamente, 42"C e 20"C. Os coeficientes de pelicula e~ e interna sao, respectivamente, 
0,85kcal/h.m2."C e 0,65kcal/h.d"c. As paredes tem 15cm de espessura e condutividade de 
1,45kcal/h.m. ·c 
a) lnforme se nas condi~oes acima o equipamento tera condi~oes 
de atender, operando conforme a especifi ca~ao . (3,0 pts) i0 
b) Caso se decida aplicar um isolante termico numa unica face do 
pfedio (uma area lateral: 2 andares de 4m x 6m cada, como a 
hachura na figura), o equipamento tera como operar dentro 
das suas especificac;oes nessas condi~oes? Sabe-se que os 
coeficientes de pelicula sem mantem e o isolamento tem 15cm 
de espessura e condutividade termica de 0,02kcal/h.m."C 
(2,0 pts) 
t,o 
h 
b :. + /lr'\. 
2~ Questao) Uma caixa d'agua cilindrica, sempre repleta de agua, foi instalada exposta ao ambiente 
externo. Durante o verao a agua armazenada alcanc;a equilibria termico a 24"C, enquanto a 
temperatura do ar externo esta a 35"C. 
0 sistema com a configurac;ao instalada garante uma Resistencia termica de O,llSh*C/kcal na parte 
cilindrica (o topo e a base sao plenamente isolados e as trocas de calor sao despreziveis). 
a) 5abendo que a agua nao chega a congelar no inverno (agua > 
O"C), pede-se a temperatura tem a agua ao atingir o equilibria 
quando a temperatura externa chega a 12"C, considerando que o 
fluxo de calor registrado nessa condic;ao cai a metade d 
intensidade registrada no verao. (3 pts) 
fr >-
b) Considere agora que foi instalado um isolamento (de 
condutividade termica 0,25 kcal/h.m"C e 10cm de espessura) 
sobre a parte cilindrica apenas. Qual seria o novo fluxo de calor 
registrado no verao (com temperatura externa de 35"C e da agua 
de 23"C), sabendo que as resistencias termica ~ por convecc;ao 
somadas alcanc;am 0,100h"C/kcal? (2 pts) 
/ z. 
1 
- ~ - ·:-:~ :---. ::·_:-.. --= .. :-.. -:-: :::-:-· ...... . /.-.-::: .... ,. .. ... .. ... 
I ·:, CAIXA D'AGUA / 
""-<~:.-_-_:.,.-:.~ ---- -:.::.:..-.::.;.:./ 
Condutividade da parecle= 0,8kcal/h.m."C 
Espessura da parede = O,OSm 
Diametro Externo = 1m 
Altura= 2m 
ss7b1007
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Transferência de calor e massa
Professor Fabio Santos
Avaliação AV1 - Prova II - Outubro de 2015
Questão 1
Dados fornecidos pelo problema
h 4 Altura, metro
b 7 Comprimento, metro
z 6 Largura, metro
text 42 Temperatura externa, grau Celsius
tint 20 Temperatura interna, grau Celsius
hext 0.85 Coef.Película externa, (kcal/h*m^2*C)
hint 0.65 Coef.Película interna, (kcal/h*m^2*C)
lparede 0.15 Espessura parede, metro
kparede 1.45 Condutividade térmica parede, (kcal/h*m*C)
Hipótese
Trata-se de um fluxo em série onde deve-se ser encontrada uma resistência equivalente para
poder calcular o fluxo de calor.
A resistência equivalente será a soma das resistências por condutividade e convecção.
A área utilizada será a área total sem considerar o piso, telhado, quinas e janelas.
q
ΔT
Rtotal
=
Rtotal RconvExt Rcond RconvInt=
Cálculo da área total - somatório das áreas das 4 paredes, em m²
Atotal 2 b 2 h( ) 2 z 2 h( ) Atotal 208
Rcond
lparede
kparede Atotal
 Rcond 4.973 10 4
RconvInt
1
hint Atotal
 RconvInt 7.396 10 3
RconvExt
1
hext Atotal
 RconvExt 5.656 10 3
Rtotal RconvExt Rcond RconvInt Rtotal 0.014
ΔT text tint ΔT 22
q
ΔT
Rtotal
 q 1.624 103
Caso se decida aplicar um isolante térmico em uma única face do prédio (4X6) com
condutividade térmica de 0,02 kcal/h*m*C o cáculo deve ser feito separado pelo fluxo sem o
isolamento e com isolamento. O fluxo resultante será a soma destes dois.
kisolante 0.02 lisolante 0.15
Definição das áreas isoladas e não isoladas
Aiso z h 2( ) Aiso 48
Apar z 2 h( ) 2 b 2 h( ) Apar 160
Somatório das resistencias das áreas isoladas e não isoladas
Resistências da área isolada
Riso RconvIntIso Rconducao RcondIso RconvExtIso=
RconvIntIso
1
hint Aiso
 RconvIntIso 0.032
Rconducao
lparede
kparede Aiso
 Rconducao 2.155 10 3
RcondIso
lisolante
kisolante Aiso
 RcondIso 0.156
RconvExtIso
1
hext Aiso
 RconvExtIso 0.025
Riso RconvIntIso Rconducao RcondIso RconvExtIso
Riso 0.215
Resistências da área não isolada
RPar RconvIntPar RconducaoPar RconvExtPar=
RconvIntPar
1
hint Apar
 RconvIntIso 0.032
RconducaoPar
lparede
kparede Apar
 Rconducao 2.155 10 3
RconvExtPar
1
hext Apar
 RconvExtIso 0.025
Rpar RconvIntPar RconducaoPar RconvExtPar
Rpar 0.018
qtotal
ΔT
Riso
ΔT
Rpar
 qtotal 1.351 103
Questão 2
Dados fornecidos pelo problema
Rcilindro 0.115
th2o 24
texte 35
Hipótese
Trata-se de um fluxo de calor em elemento cilíndrico.É possível saber o fluxo de calor no verã
pois o potencial térmico e a resistência são dados. Como este fluxo é correlacionado com o
fluxo seguinte seu valor serve de entrada para depois definir o potencial térmico, e por
consequência a temperatura da água quando esta atinge o equilíbrio.
qcilVerao
texte th2o
Rcilindro
 qcilVerao 95.652
Condição enunciada
qcilVerao
2
12 th2oInverno 
Rcilindro
=
th2oInverno 12
qcilVerao Rcilindro
2
 th2oInverno 6.5
Adicionando uma camada de isolante
Dados fornecidos pelo problema
lcil 2
kiso 0.25kn 0.8
Raio1 0.45
Raio2 0.5
Raio3 0.6
th2oIso 23
textIso 35
RconvCilin 0.100
Resistência por condução
Rconducao
Ln
Raio2
Raio1


Kn 2 π L
=
Ln
Raio3
Raio2


Kiso 2 π L

Rconducao
ln
Raio2
Raio1


kn 2 π lcil
ln
Raio3
Raio2


kiso 2 π lcil



 Rconducao 0.069
RconvCilin 0.1
RtotalCil Rconducao RconvCilin RtotalCil 0.169
qcil
textIso th2oIso 
RtotalCil
 qcil 71.21