1TVC_-_FT-_2013-1_-_Lista_preparatoria

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1° TVC – Fenômenos de Transporte 
2012-3 
(30 pontos) Um tubo de aço (k=22 Btu/h.ft.°F) de 1/2" de espessura e 10" de diâmetro externo é utilizado para conduzir ar aquecido. O tubo é isolado com 2 camadas de materiais isolantes : a primeira de isolante de alta temperatura (k=0,051 Btu/h.ft.°F) com espessura de 1" e a segunda com isolante à base de magnésia (k=0,032 Btu/h.ft.oF) também com espessura de 1". Sabendo que estando a temperatura da superfície interna do tubo a 1000 °F a temperatura da superfície externa do segundo isolante fica em 32 °F, pede-se: (nota 1 ft=12” (1 pé = 12 polegadas)):
a) (15 pontos) Determine o fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo
b) (10 pontos) Determine a temperatura da interface entre os dois isolantes
c) (5 pontos) Compare os fluxos de calor se houver uma troca de posicionamento dos dois isolantes
1
2
(10 pontos) Obtenha expressões para a taxa, por unidade de área, na qual o calor é transferido da camada inferior para a camada central e da camada central para a camada superior.
(10 pontos) As condições do sistema são de regime estacionário ou de regime transiente? Justifique sua resposta.
(10 pontos) Obtenha uma expressão para a taxa na qual a energia térmica é gerada em toda camada central, por unidade de área superficial.
(30 pontos) Um longo bastão circular de latão (70% CU, 30% Zn) com 100 mm de comprimento e 5 mm de diâmetro se estende horizontalmente a partir de uma parede a 200 °C para o ambiente a T = 20 °C e h = 30 W/(m2K).
(10 pontos) Qual a taxa de transferência de calor através do bastão?
(10 pontos) Qual a temperatura do bastão a 25 e 50 mm da parede?
(5 pontos) O uso dessa configuração de aleta é justificável? Justifique sua resposta?
(5 pontos) Se o diâmetro do bastão fosse triplicado, qual seria a mudança na taxa de remoção de calor através do bastão
3
3 cm
Solução 1 – exercício 8.21
Solução – exercício 8.22