Lista 4 Condução

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ESZO-001-15 – Fenômenos de Transporte 
Prof. Antônio Gallego 
Lista 4 – Condução de calor. 
1) Calcule a redução percentual da perda de calor de uma tubulação de cobre com o uso de 
uma isolação conforme as características a seguir: A tubulação (k = 400 W/mK) tem um 
diâmetro interno de 10 cm e um diâmetro externo de 12 cm. Vapor saturado flui através 
dela a 110°C. A tubulação está localizada em um espaço a 30°C e o coeficiente de 
transferência de calor por convecção externo é estimado em 15 W/m2K. O isolamento 
disponível tem a espessura de 5 cm e um k = 0,20 W/mK. Desprezar a resistência de 
convecção interna, pois há condensação do vapor.( R: 70%). 
2) Um termopar é usado como elemento sensor em uma unidade de controle de temperatura. 
A unidade é ajustada para ter ação corretiva se a temperatura do fluido for maior ou igual 
a 150°C . A temperatura normal de operação é de 10°C. Se a temperatura do fluido se 
alterar instantaneamente para 200°C, qual o tempo necessário para que o termopar 
“perceba” que a unidade de controle precisa agir corretivamente se o coeficiente 
convectivo é h = 500 W/m2K, k = 23 W//mK, ρ = 8920 kg/m3 e c = 384 J/kgK? (R: 0,396 
s). 
3) Um elemento de aquecimento elétrico é encaixado em um cilindro de carbono amorfo (k= 
1,6 W/mK), com diâmetro interno de 1 cm e externo de 2 cm. O lado externo do cilindro 
de carbono está em contato com ar a 20°C e o coeficiente convectivo nesta face é 40 
W/m2K. Determine o aquecimento elétrico máximo (potência linear em W/m) que pode 
ser aplicado se a temperatura máxima permissível do carbono é de 200°C. A resistência 
térmica do elemento de aquecimento pode ser desprezada. (R: 385,6 W/m) 
4) Um fio elétrico tem diâmetro de 3 mm. O fio precisa ser isolado eletricamente do meio 
usando um isolante elétrico com uma condutibilidade térmica de 0,09 W/m.K. O 
coeficiente de transferência de calor por convecção é de 20 W/m2K . A corrente elétrica 
que o fio pode transportar é limitada pela temperatura, que não pode exceder 150°C. A taxa 
na qual o calor é dissipado para o meio é importante. Determine a influência da espessura 
do isolamento, t, sobre a taxa de transferência de calor de calor do fio por unidade de 
comprimento. O Fluido do meio está a 30°C. Explique a tendência de taxa de transferência 
de calor linear em relação à espessura que você encontrou. 
5) Um cilindro oco de bronze ( k = 52 W/mK, ρ = 8.800 kg/m3, c – 420 J/kgK) com 5 cm de 
comprimento, 5 cm de diâmetro externo e 1 cm de diâmetro interno está inicialmente na 
temperatura uniforme de 20 °C. Ele é colocado em água em ebulição a 100°C e com 
coeficiente de convecção de 100 W/m2K . Quanto tempo o cilindro precisa ficar na água 
para alcançar a temperatura média de 70°C? Verifique se a hipótese de formulação 
concentrada pode ser utilizada.