Princípios de condução de calor Conceitos e Definições

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Grupo 01
Exercícios Propostos
Fenômenos de Transporte II
Conceitos e Definições
Definir oque é transferência de calor e quais são as formas clássicas de transferência de calor. 
 	O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de temperatura entre eles.
A transferência de calor de um corpo para outro pode ocorrer por meio de três formas: radiação, condução e convecção. 
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A parede de um forno industrial é construída de tijolo refratário com espessura de 0,15m e condutividade térmica de 1,7w/mºc. Medições realizadas em regime estacionário revelaram temperaturas de 1250ºc e 1150ºc nas superfícies internas e externas das suas paredes, respectivamente. Determinar a taxa de perda de calor em (W) através das suas paredes considerando dimensões de (0,5 x 3,0) m? 
Temos a figura representando a parede.
Analisando os dados do problema.
 Onde: T1 será 1250⁰c T2 será 1150⁰c (considerando T1 maior e T2 menor)
 “L” será a espessura da parede que vale 0,15m
	“A” será a área da parede dado 0,5x3,0 logo teremos 1,5m²
K= 1,7w/m⁰c note que a constante é dada por ⁰c, então não necessita conversão de temperatura.
A formula para CONDUÇAO que o exercício pede é: q = (K.A.(T1-T2))/L
q= (1,7w/m⁰c.1,5m²(1250-1150))/0,15m 
q=1,7 KW
	
3. Uma tubulação de vapor sem isolamento térmico passa através de uma sala onde o ar e a parede encontram-se a 25ºc. O diâmetro externo do tubo é de 6in, a temperatura de sua superfície está a 200ºc e apresenta emissividade de 0,8. Se o coeficiente associado com a transferência de calor por convecção natural na superfície do tubo para o ar é de 15w/m2ºc, qual a taxa de perda de calor por metro de comprimento de tubo. 
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Neste caso os fluxos de radiação e convecção irão se somar pois a taxa de perda de calor será a soma dos Q’s, então. 
Dados:
 T1=200°c = 473k T2=25°c = 298k σ=5,669x10-8 w/m².K4 E=0,8
A=π.d.l d=6in em metros: 0,1524m
A=π.0,1524.1(l=1 pois é a taxa de perda de calor por metro do tubo) A=0,4787m
Note que a constante de Boltzman está em Kelvin então é necessário converter a temperatura. Se converte para Kelvin somando a temperatura em °c com 273.
Neste caso o fator de forma não foi dado, então vale 1
Qtubo (Radiação)=σ.E.A.F1-2.(T14-T24) Qtubo(Radiação)=(5,669x10-8)x0,8x0,4787(4734-2984)
Multiplicando temos o resultado. Qtubo(Radiação)= 915,629 W
Calculando agora o fluxo de convecção.
Dados:
T1=200°c T2=25° A=0,4787m h= 15 W/m²°c
Note que o coeficiente de convecção é dado em °c. Então NÃO é necessário converter.
QAr(Convecção)= h.A.(T1-T2) QAr(Convecção)= 15x0,4787x(200-25)
Multiplicando temos o resultado. QAr(Convecção)= 1256,5875 W
Agora para obter-mos a taxa de perda de calor, somamos os resultados:
QTotal= Qtubo(Radiação) + QAr(Convecção).
Qtotal = 915,629w+1256,5875w
Q total= 2172,2165 w
4. (Petrobrás - 2011) - Considerando-se os modos de transferência de calor, estão corretas as afirmativas abaixo, EXCETO a seguinte: 
(A) um corpo negro absorve toda a radiação incidente sobre ele. 
(B) alumínio em folhas, madeira e água estão citados em ordem crescente de emissividade, quando se encontram a 300 K. 
(C) a radiação emitida por um corpo negro representa a quantidade máxima de radiação que pode ser emitida por uma superfície em uma determinada temperatura, sendo uma condição ideal que serve como referência. 
(D) Da lei de Kirchoff conclui-se que quando um corpo é bom emissor de radiação, também é um bom absorvedor de radiação, ou seja, um corpo que é um bom absorvedor, necessariamente será um refletor deficiente. 
(E) a transferência de calor através do vácuo só ocorre por radiação e convecção, já que a condução exige a presença de um meio para ocorrer.
Resposta correta letra “E”.
A alternativa “E” esta errada pelo seguinte: somente radiação ocorre no vácuo, já a convecção necessita de um fluido para o fluxo de calor.
A alternativa “A” esta certa. Sabemos que corpo Negro absorve e o cinzento reflete a radiação incidente.
A alternativa “B” esta certa.
A alternativa “C” esta certa.
A alternativa “D” esta certa.