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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA Curso: Aluno: Disciplina: FTQ022-FENÔMENOS DE TRANSPORTE (II) Matrícula (Registro Acadêmico): Professor: Johnson Pontes de Moura Turma: Período: Data: PROVA FINAL (GABARITO) QUESTÃO (01): (Valor Total: 3,0 Pontos). Nas aulas da Disciplina de Fenômenos de Transporte (II), professor Johnson propôs o seguinte problema para seus alunos: Em um trocador casco-tubos (TC- 1.2), 3000 lb/h de água (cp= 1 Btu/(lb. 0F) é aquecida de 55 0F para 95 0F, em dois passes pelo casco, por 4415 lb/h de óleo (cp=0,453 Btu/(lb. 0F) que deixa o trocador a 140 0F, após um passe pelos tubos. Ao óleo está associado um coeficiente de película de 287,7 Btu/(h.ft2. 0F) e um fator de fuligem de 0,005 e à água está associado um coeficiente de película de 75 Btu/(h.ft2. 0F) e um fator de fuligem de 0,002. Considerando que para o trocador o fator de correção é FT=0,95, o número aproximado de tubos de 0,5” de diâmetro externo e 6 ft de comprimento necessários para o trocador é: (A QUESTÃO SÓ SERÁ VÁLIDA PARA PONTUAÇÃO COM RESOLUÇÃO DETALHADA DO DISCENTE) a) 35; b) 37; c) 41; d) 45; e) 50. USE: 1 Btu/h = 0,29307107 W; 1 lb=0,453 kg; 1 ft=12”; 1”(polegada)=2,54 cm. RESOLUÇÃO: ALTERNATIVA “C”. QUESTÃO (02): (Valor Total: 3,0 Pontos) (A RESPOSTA FINAL QUE É O RESULTADO DA SOMA DAS ASSERTIVAS CORRETAS DESTA QUESTÃO SÓ SERÁ VÁLIDA PARA PONTUAÇÃO COM JUSTIFICATIVAS PLAUSÍVEIS E/OU CÁLCULOS PERTINENTES À RESOLUÇÃO). Como forma de aplicar os conceitos de transferência de calor em estado transiente, um estudante de Engenharia da Universidade Federal do Amazonas calculou o tempo necessário para que o centro de um ovo com 5 cm de diâmetro, que estava numa geladeira à temperatura de 5 0C, alcançasse a uma temperatura de 65 0C. O ovo foi inserido em água fervendo à temperatura de 98 0C. Considerou que o ovo era perfeitamente esférico e constituído em sua maior parte por água, e estimou sua condutividade térmica em 0,6 W/(m. 0C) e seu coeficiente de transferência de calor por convecção em 1200 W/(m2. 0C). Avalie as afirmativas a seguir e dê como resposta no RETÂNGULO A SEGUIR A SOMA DOS NÚMEROS ENTRE PARÊNTESES DAS ASSERTIVAS PROPOSTAS: (01) Um pequeno valor para o número de Biot indica que a resistência interna do ovo à condução de calor é pequena, quando comparada à resistência devido à convecção entre a casca e a água. (02) A solução analítica de problemas de condução de calor transiente envolve séries infinitas e equações implícitas, difíceis de avaliar. Para simplificar os cálculos e usar gráficos ou relações simples que permitem expressar a solução com erro aceitável, deve-se avaliar o valor do número de Fourier calculado e considerar que o ovo está inicialmente a uma temperatura uniforme e constante, que não há geração de calor e que o coeficiente de transferência de calor por convecção é constante e uniforme. (04) Para calcular o tempo necessário para que a temperatura no centro do ovo alcance 65 0C, basta multiplicar o número de Fourier pelo quadrado do raio do ovo e dividir o resultado pela difusividade do ovo. (08) Com os dados e as propriedades determinadas no experimento, é correto afirmar que o número de Biot para o ovo é igual a 0,5. DADO: cp H2O=4,18 Joule/(g. 0C) RESPOSTA: (01)+(02)+(04)=(07) QUESTÃO (03): (Valor total: 2,0 Pontos). (A QUESTÃO SÓ SERÁ VÁLIDA PARA PONTUAÇÃO COM RESOLUÇÃO DETALHADA DO DISCENTE) Determine a taxa de transferência de calor para uma aleta reta de seção transversal circular instalada numa superfície em contato com o ar a 20 oC na qual calor é retirado. As aletas são de aço inox (k 56,7 W/m.oC) com 5mm de diâmetro e 3mm de comprimento com espaçamento de 1cm x 1cm como mostrado na figura. Considere o coeficiente de transferência de calor de 50 W/m2oC e a temperatura da base de 300 oC. Obtém-se em Watt a taxa de transferência de calor: a) 51,06; b) 248,09; c) 42,4; d) 6,6; e) 13,2. RESOLUÇÃO: ALTERNATIVA “D” QUESTÃO (04): (Valor do item (a): 0,5 Ponto; (b) 1,0 Ponto; (c) 0,5 Ponto; Valor total: 2,0 Pontos) RESOLUÇÃO: B) MODELO DA PLACA PLANA; (UTILIZAR CARTA DE HEISLER); C) DISCURSIVA.
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