Lista 5

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA 
 
Engenharia Mecânica – Transferência de Calor 
Lista de exercícios 5 – Aletas 
 
Para ser entregue até o dia da segunda avaliação, impreterivelmente. Deverá ser escrito 
a mão. A entrega fora deste prazo reduzirá o valor do trabalho em 50%! 
 
 
1) Uma longa barra circular de alumínio é usada como uma aleta para dissipar calor por 
convecção para um fluido frio. Teste a influência do diâmetro e da condutividade térmica do 
material da aleta fazendo: 
a) se o diâmetro da barra é triplicado, quanto varia a taxa de calor dissipado? 
b) se a barra for de cobre, quanto muda a taxa de transferência de calor? 
(kAl=240W/m.K e kCu=400W/m.K) 
 
 
2) Considere aletas de aço inoxidável (kaço=15,3W/m.K) de perfil retangular fixadas em 
uma parede plana de 1m de comprimento cuja temperatura é de 100°C. O fluido adjacente às 
aletas está a 20°C e o coeficiente de transferência de calor é de 75W/m2.K. Cada aleta tem 
6mm de espessura e 20mm de comprimento e é isolada na ponta. 
Determine a perda de calor por aleta, a eficiência e a efetividade da aleta e a temperatura na 
extremidade final da aleta. 
 
 
3) Uma barra cilíndrica de bronze (kbronze=133W/m.K) de 100mm de comprimento e 5mm 
de diâmetro se estende horizontalmente de uma peça de temperatura uniforme igual a 200°C. 
A barra está exposta ao ar ambiente a 20°C (har=30W/m2.K). 
Qual é a temperatura da barra a 25, 50 e 100mm da base da peça? 
Obs.: Verificar se a barra de bronze pode ser considerada infinita ou se a perda de calor por 
convecção na extremidade da barra é significativa. 
 
 
4) Aletas retas retangulares de 3mm de espessura, 2cm de comprimento são soldadas a 
uma placa plana de 1m ⨯ 1m e 5mm de espessura. Tanto as aletas quanto a placa são feitas de 
aço carbono (kaço=21,2W/m.K). A superfície não aletada é mantida à temperatura uniforme de 
180°C enquanto a superfície aletada está em contato com ar a 20°C. O espaço entre as aletas é 
de 7mm e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção nas superfícies é 
estimado em 10W/m².K. Determine: 
a) o número de aletas que serão colocadas na placa plana; 
b) se as aletas tem um tamanho econômico; 
c) a taxa de transferência de calor da superfície sem aletas; 
d) a taxa de transferência de calor da placa após a instalação das aletas; 
e) a eficiência das aletas; 
f) a efetividade do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Respostas: 
1-a) aumenta 420%, b) aumenta 29% 
2- A aleta em questão não é infinita, pois aL=0,81, então: 
Q=199,39W; η=72,2%; ε=5,54; T(x=20mm)=79,39°C 
3- A aleta não é infinita, pois aL=1,34, então; T25=156,5°C, T50=128,5°C, T100=107,9°C 
4- a) 100aletas b) Como aL=0,355, a aleta não é considerada infinita, tendo, portanto, um comprimento econômico, podendo, inclusive, ser 
maior, dependendo do espaço disponível e do custo do material. c) Q=1600W d) 7281,71W e) η=89,56% f) ε=4,551