TCM unidade 1 A 15

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UNIDADE 2:
Transferência de Calor em Superfícies Estendidas. 
Condução Bidimensional em Regime Estacionário, 
Condução Transiente
(CAPÍTULOS 3, 4 E 5 DO LIVRO TEXTO)
DIA 15
TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
EXEMPLO 3.9
Um bastão muito longo, com 5 mm de diâmetro, tem uma de suas extremidades mantida a 
100°C. A superfície do bastão está exposta ao ar ambiente a 25°C, com um coeficiente de 
transferência de calor por convecção de 100 W/(m2 · K).
1. Determine as distribuições de temperaturas ao longo de bastões construídos em cobre 
puro, liga de alumínio 2024 e aço inoxidável AISI 316. Quais são as respectivas perdas de 
calor nos bastões?
2. Estime o comprimento que devem ter os bastões para que a hipótese de comprimento 
infinito forneça uma estimativa precisa para a perda de calor.
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
EXEMPLO 3.9
Considerações:
1. Condições de regime estacionário.
2. Condução unidimensional ao longo do bastão.
3. Propriedades constantes.
4. Troca radiante com a vizinhança desprezível.
5. Coeficiente de transferência de calor uniforme.
6. Bastão com comprimento infinito.
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
EXEMPLO 3.9
Propriedades:Tabela A.1, cobre [T = (Tb + T∞)/2 = 62,5°C ~ 335 K]: k = 398 
W/(m · K).Tabela A.1, alumínio 2024 (335 K): k = 180 W/(m · K).Tabela A.1, aço 
inoxidável, AISI 316 (335 K): k = 14 W/(m · K).
Equação 3.79
onde m = (hP/kAtr)1/2 = (4h/kD)1/2
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
EXEMPLO 3.9
Perda de Calor para o Cobre:
Equação 3.80
Perda de Calor para o Alumínio:
qa = 5,6 W
Perda de Calor para o Aço:
qa = 1,6 W
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
EXEMPLO 3.9
Comparando as Eqs. 3.76 e 3.80:
tanh mL ≥ 0,99 ou mL ≥ 2,65
Os resultados para a liga de alumínio e o aço inoxidável são L∞ = 0,13 m e L∞ = 0,04 m, 
respectivamente
Cobre
CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL DE CALOR EM REGIME 
ESTACIONÁRIO
Desempenho de Aletas
Efetividade da aleta - razão entre a taxa de transferência de calor da aleta
(Tab. 3.4, col. 4) e a taxa de transferência de calor que existiria sem a 
presença da aleta.
Eficiência da aleta – razão entre a taxa de transferência de calor da aleta
(Tab. 3.4, col. 4) e a taxa de transferência de calor da aleta na condição onde 
toda a aleta encontra-se a temperatura da base (taxa máxima)