Exercício 2 - Transferencia de Calor

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA 
Fenômenos de Transporte - Lista de exercícios 2 
Engenharia de Computação 
 
1) Uma camada de material refratário (krefr=1,5kcal/h.m.°C) de 50mm de espessura está 
localizada entre duas chapas de aço (kaço=45kcal/h.m.°C) de 6,3mm de espessura. As faces da 
camada refratária adjacentes às placas são rugosas de modo que apenas 30% da área total 
estão em contato com o aço. Os espaços vazios são ocupados por ar (kar=0,013kcal/h.m.°C) e 
a espessura média da rugosidade é de 0,8mm. Considerando que as temperaturas das 
superfícies externas da placa de aço são 430°C e 90°C, respectivamente, calcule o fluxo de 
calor que se estabelece na parede composta. (Resp: Q=9545kcal/h) 
 
OBS : Na rugosidade, o ar está parado (considerar apenas a condução). 
 
 
2) Uma tubulação de aço de diâmetro interno 80mm e 1cm de espessura tem 
condutividade térmica kaço=37kcal/h.m.°C e transporta um fluido (hf=195kcal/h.m².°C) a 
180°C. Para reduzir a perda de calor, foi colocado um isolamento composto de uma camada 
de 1,3cm de espessura de amianto (kam=0,16kcal/h.m.°C) e uma camada de 2cm de espessura 
de lã de rocha (klã=0,046 kcal/h.m.°C). 
a) Calcular a perda de calor por metro de tubulação, sabendo-se que a temperatura na 
superfície externa da lã de rocha é 38°C. (Resp: Q=117,84kcal/h) 
b) Calcular a emissividade da superfície da lã de rocha sabendo-se que a temperatura do 
ar ambiente é de 27°C e que hamb=17,2kcal/h.m².°C. (Resp: ɛ=0,60) 
3) Uma barra cilíndrica de cobre, com 100cm de comprimento e 5cm² de seção 
transversal, foi colocada em um aparato que permitiu a seguinte configuração: uma das 
extremidades está imersa em um banho de vapor d’água sob pressão normal; a outra 
extremidade está imersa numa mistura de gelo fundente e água. Sendo o coeficiente de 
condutibilidade térmica do cobre 0,92cal/s.cm.°C e desprezando as perdas de calor pela 
superfície lateral da barra, determine o fluxo de calor através da barra. (Resp: Q=16,56kcal/h) 
 
4) Nós muitas vezes ligamos o ventilador no verão para nos ajudar a refrescar. Explicar: 
a) como um ventilador nos faz sentir mais frio no verão; 
b) por que algumas pessoas usam ventilador de teto também no inverno. 
 
5) Uma superfície com área de 0,5m², emissividade igual a 0,8 e temperatura de 150ºC é 
colocada no interior de uma grande câmara de vácuo cujas paredes são mantidas a 25ºC. 
Determine a taxa de emissão de radiação pela superfície. (Resp: Qrad=471,58kcal/h) 
 
6) Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base de 
fibra de vidro e gesso, conforme indicado no desenho. Em um dia frio de inverno, os 
coeficientes de transferência de calor por convecção são de hext=60W/m².K e hint=30W/m².K. 
A área total da superfície da parede é de 350m². 
 
a) Para as condições de temperatura interior da casa Tint=20°C e temperatura do ambiente 
externo Text=–15°C, determine uma expressão para a resistência térmica total da parede, 
incluindo os efeitos da convecção térmica nas superfícies interna e externa da parede e 
desprezando a radiação. (Resp: ������ = ��	.� +
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��.�
+
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��.�
+
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+
�
��.�
) 
b) Determine a perda total de calor através da parede, sabendo-se que: 
kgesso=0,17W/m.K; 
kfibra=0,038W/m.K; 
kmadeira=0,12W/m.K. (Resp: Q=4216,86W)