Av2 - Transferência de Calor e Massa

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Av2 - Transferência de Calor e Massa
1) O pré-aquecimento de água para uso em uma caldeira industrial emprega convecção natural e energia solar. Esta montagem é formada por uma placa plana vertical de 25 cm x 25 cm, conforme figura 1, e está imersa em um grande tanque de água, e possui alimentação elétrica para aquecimento. A temperatura média da água é de 5°C e a placa deve atingir 60°.
 
Figura 1 - Placa plana vertical com 2 faces.
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Propriedades da água a 32,5°C:
 
Utilizar a correlação de Churcill e Chu, onde:
 
A energia elétrica necessária para o funcionamento adequado das instalações é
Alternativas:
· a) 3,4 kW
· b) 6,8 kW
· c) 54,5 kW
· d) 109,1 kW ou esse
· e) 16,7 kW
2) A crise da ebulição (ou fluxo térmico crítico) está associada a um aumento brusco da temperatura da superfície quando esta é coberta por uma camada de vapor, impedindo o contato com o líquido, e a taxa de transferência de calor máxima é atingida. Seu valor pode ser computado a partir de uma análise de estabilidade da camada de vapor que se forma sobre a superfície. O efeito de Leidenfrost é um fenômeno no qual um líquido, em contato próximo com uma massa significativamente mais quente que o seu ponto de ebulição, produz uma camada isolante de vapor que previne que o líquido evapore rapidamente. Identifique estes pontos no gráfico a seguir.
 
Gráfico - Curva de ebulição para água a 1 atm.
Fonte: Adaptado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Curva_de_ebullicion.svg. Acesso em: 08 jun. 2018.
Assinale a alternativa que indica corretamente os pontos e seu significado.
Alternativas:
· a) Fluxo Térmico Crítico - C; Ponto de Leidenfrost - D.
· b) Fluxo Térmico Crítico - D; Ponto de Leidenfrost - C.
· c) Fluxo Térmico Crítico - E; Ponto de Leidenfrost - C
· d) Fluxo Térmico Crítico - D; Ponto de Leidenfrost - A
· e) Fluxo Térmico Crítico - E; Ponto de Leidenfrost - D
3) Analise um trocador de calor, em correntes paralelas, no qual o fluido frio, com taxa de capacidade calorífica igual a 15.10³ W/K, entra a 40°C e o fluido quente, de taxa de capacidade calorífica igual a 7,5.10³ W/K, entra a 150°C. Determine a taxa de calor trocado e as temperaturas de saída das correntes fluídicas, se a área de troca é 35 m² e o valor de 400 W/m².K para o coeficiente global de transferência de calor. Adotar o método da efetividade-NUT para os cálculos.
Assinalar a alternativa com o valor correto e a justificativa para o método da efetividade-NUT ser o mais indicado para esta aplicação.
Alternativas:
· a) 
1. Calor trocado: 516,45 kW
2. Temperatura de saída do fluido frio: 74,43°C
3. Temperatura de saída do fluido quente: 81,14°C
4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, o método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos.
· b)
1. Calor trocado: 516,45 kW
2. Temperatura de saída do fluido frio: 81,14°C
3. Temperatura de saída do fluido quente: 74,43°C
4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, o método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos.
· c)
1. Calor trocado: 516,45 kW
2. Temperatura de saída do fluido frio: 84,43°C
3. Temperatura de saída do fluido quente: 95,14°C
4. Como o coeficiente global de transferência de calor é conhecido, o método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos.
· d)
1. Calor trocado: 516,45 W
2. Temperatura de saída do fluido frio: 84,43°C
3. Temperatura de saída do fluido quente: 95,14°C
4. Como as temperaturas de saída não são conhecidas, o método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos.
· e)
1. Calor trocado: 516,45 W
2. Temperatura de saída do fluido frio: 55,14°C
3. Temperatura de saída do fluido quente: 62,85°C
4. Como o coeficiente global de transferência de calor é conhecido, o método da efetividade-NTU é a mais indicada para os cálculos.
4) O mecanismo de transferência de massa depende da dinâmica da mistura no qual ocorre, que pode ser o movimento randômico de um fluido em repouso ou a superfície de um fluido em movimento. Ambos os tipos de transferência de massa são análogos aos de transferência de calor.
 Observe o quadro a seguir e faça a associação da condição dinâmica do fluido, que consta na coluna A, com a  característica de transferência de massa da coluna B, e a sua analogia com a transferência de calor da coluna C.
 Tabela - Mecanismos de transferência de massa.
 
Assinale a alternativa que apresenta a associação correta entre as colunas.
Alternativas:
· a) I – 2 – C  e  II – 1 – A.
· b) II – 1 – C  e  I – 2 – B.
· c) I – 1 – B  e  II – 2 – A.
· d) II – 2 – A  e  I – 1 – B.
· e) I – 2 – B  e  II – 1 – A.
5) Uma das aplicações mais recorrentes dos reservatórios esféricos na indústria é na armazenagem de fluidos com gradiente de temperatura. Como obtemos valores maiores na relação (volume / superfície) para a esfera, os fluxos e perdas de calor serão menores.
Um tanque esférico em níquel, com 5 m de diâmetro externo e 5 cm espessura da parede, armazena gás hidrogênio pressurizado a 360 K. A concentração molar do hidrogênio na superfície interna em níquel é de 0,085 kmol/m3. A concentração de hidrogênio no níquel da superfície externa é reduzida e deverá ser desprezada, e o coeficiente de difusão binária do hidrogênio no níquel é 1,2x10-12 m2/s à temperatura de 360 K.
 
 , ver figura abaixo.
 
Figura - Taxa molar para superfície esférica.
Calcular a vazão mássica de hidrogênio por difusão pelas paredes do reservatório e após selecione a alternativa correta.
Alternativas:
· a) 
· b) 
· c) 
· d) 
· e) 
PÚBLICA
PÚBLICA
PÚBLICA
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