GABARITO PROVA PARCIAL1 - FENÔMENOS DE TRANSPORTES II -PERÍODO 2016 2

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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: 
PRIMEIRA AVALIAÇÃO: 
 
QUESTÃO (01): (Valor de cada ITEM: 0,75 Ponto; Valor Total: 3,0 Pontos). 
 Ar no interior de uma câmara a Tfluido,i =50 0C é aquecido por convecção, com hi=20 W/(m2.K), 
por uma parede com 200 mm (milímetros) de espessura, condutividade térmica de 4 W/(m.K) e com 
geração uniforme de calor a uma taxa de 1000 W/m3. Para evitar que qualquer calor gerado no interior 
da parede seja perdido para o lado de fora da câmara, a Tfluido,e=25 0C e he=5 W/(m2.K), uma fita 
aquecedora elétrica muito fina é colocada sobre a superfície externa da parede para fornecer um fluxo 
térmico uniforme, q”0. 
 
RESOLUÇÃO: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESPOSTA: T0=55 0C 
QUESTÃO (02): (Valor de cada item: 1,0 Ponto; Valor Total: 4,0 pontos) 
 
Aplicando os modelos de transferência de calor em Regime Transiente, calcular com uma Tolerância 
de 0,01, o tempo necessário para realizar o assamento (cocção) de um bife de frango nas situações 
propostas a seguir: 
 
a) CONSIDERANDO O BIFE COMO UM OBJETO SEMI-INFINITO com os seguintes dados: 
 
Os principais dados para os cálculos para modelagem do sistema considerando-o como objeto semi-infinito, 
em um fogão solar tipo caixa, são apresentados a seguir: 
 
 
 
 
 
b) Observa-se que o tempo calculado considerando o bife um sólido semi-infinito é bem menor que 
o tempo experimental. Explique pelo menos por quatro motivos plausíveis podem explicar esta 
diferença. 
c) Considere para o bife em estudo – O MODELO DA PLACA PLANA EM 
REGIME TRANSIENTE, admitindo o termo de geração (P0, bife ≡ 0,0286): 
DADOS ADICIONAIS PARA O CÁLCULO DO TEMPO CONSIDERANDO PARA O BIFE, 
O MODELO DA PLACA PLANA EM REGIME TRANSIENTE E COM O TERMO DE 
GERAÇÃO DE ENERGIA: 
 Cálculo do número de Fourier (Bife de frango): 
 
 
 
 Cálculo do número de Biot (Bi): 
 
 
Bife = espessura = 2L = 0,02 m k = 0,55 W/m.°C 
Tsup = 155 °C  = 1,006 g/cm3 
T1 = 30,1 
oC Cp = 7,45 J/(g°C) 
Tcentral = 90 °C 
20 L
t
F
bife
C



 
bife
global
bife
k
Lh
Bi


 
Por interpolação, obtém-se: 
 
 
bife
global
bife
k
Lh
Bi


 μ1 μ2 μ3 4 
0,4 0,5932 3,2636 6,3461 9,4670 
Bi CALCULADO 
(BIFE) 
x1 = ? x2 = ? x3 = ? x4 = ? 
0,5 0,6533 3,2923 6,3616 9,4775 
 
n μn sen(μn) cos(μn) An Bn 
1 
2 
3 
4 
Observa-se que: μ1 < μ2 < μ3 < μ4 
 
   nnsenn
nsen
An 

cos
2


 
Eq.6.3.30 
(Luikov,1968) 
 
n
nsenAn
Bn



 
Eq. 6.3.45 (Luikov, 
1968) 
DADOS ADICIONAIS PARA RESOLUÇÃO DO ITEM (C): 
αbife = 0,534 x10-7 m2/s 
 
kmédio
=0,4805 Watt/(m.K) 
 
h
global=20 Watt/(m
2.K) 
Sendo para a placa: L = 0,01m 
 x = 0 (no centro da placa) 
Ta=800C; T1=290C 
 CONSIDERAR A TEMPERATURA NO CENTRO DO BIFE: TC=380C 
 2 4
0, 21
0, 2 2
11
1 2
1 1 1 cos exp
2
bifeC
bife O
na
PT T x x
P An n n F
T T R Bi n R
                                     
 
d) Explique os significados físicos do número de Biot nas seguintes situações abaixo e número de 
Fourier. 
I. BiC < 0,1 
II. 0,1 < BiC < 100 
III. Bi > 100 → Bi → ∞ 
QUESTÃO (03): (Valor do Item (a): 2,0 Pontos; Valor do Item (b): 1,0 Ponto; Valor total: 3,0 Pontos). 
 Numa chopada de Engenharia no DCE da UFAM, uma lata de 250 mL de cerveja é retirada do 
isopor a 2 0C para ser entregue ao aluno Sagaz, num ambiente a 40 0C. A lata, colocada sobre uma 
superfície isolada, tem 6 cm de diâmetro e 9 cm de altura. Para esta situação, o coeficiente de 
transmissão térmica entre a superfície da lata e o ar (hmédio) é 7 Watt/(m2.K) e K CORPO igual a 0,56 
W/(m.K). Neste momento, uma simpática aluna do curso de Direito da UFAM aparece ao seu lado e ele 
resolve conversar com ela sobre o cenário político atual do país. Admitindo-se que a temperatura 
apropriada para consumo é de, no máximo, 4 0C, DETERMINE: 
a) Quanto tempo Sagaz tem para concluir sua conversa? Ignore a irradiação térmica e comente as 
demais suposições feitas para o cálculo. Considere no item (a) o método da Capacitância 
Concentrada; 
b) Calcule as temperatura na superfície (Ts) da lata da cerveja e no centro (Tc) da cerveja com o 
valor do tempo obtido no ITEM (a) com a utilização das CARTAS DE HEISLER. 
 
SOLUÇÃO: 
 
OBSERVAÇÃO: 
VALOR TOTAL DAS LISTAS DE EXERCÍCIOS: 10% DA NOTA GERAL DA PRIMEIRA ETAPA 
DA DISCIPLINA; PROVA P1 APRESENTA PESO DE 90% DA NOTA GERAL P1.