(20171020182153)Lista de Transferência de Calor

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LISTA DE EXERCÍCIOS
Condução convecção e radiação de calor
Prof. Calhau
	
Disciplina: TERMODINÂMICA 
Aluno(a) ______________________________________________
 
Um fluido criogênico é armazenado em um recipiente esférico com diâmetro de 0,3 m em ar parado. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície externa do recipiente e o ar for de 6,8 W/m2K, a temperatura do ar for 27°C e a temperatura da superfície da esfera for de -183°C, determine a taxa de transferência de calor por convecção. Resp. qc= 404 W
Um computador de alta velocidade está localizado em uma sala com temperatura controlada em 26°C. Quando ele está operando, estima-se que sua taxa de geração de calor interno seja 800 W. A temperatura da superfície externa do computador deve ser mantida abaixo de 85°C. Estima-se que o coeficiente global de transferência de calor para a superfície do computador seja de 10W/m2K. Determine o tamanho da área de superfície necessária para garantir uma operação segura desse equipamento?
Resp: 1,4 m2 
Duas grandes placas paralelas com condições de superfícies que se assemelham a um corpo negro são mantidos a uma temperatura de 816°C e 260°C, respectivamente.     Determine:
a) a taxa de transferência de calor por radiação entre as placas em W/m2 Resp: 7,48.104
b) o coeficiente de transferência de calor por radiação em W/m2K. Resp: 136
Um recipiente esférico com 0,3 m de diâmetro está em uma sala grande com as paredes a uma temperatura de 27°C. Se o recipiente for utilizado para armazenar oxigênio líquido a -183°C, e tanto a superfície da parede quanto a do recipiente forem pretas, calcule a taxa de transferência de calor por radiação para o oxigênio líquido em watts e Btu/h. (obs: 1W = 3,412 Btu/h)
Resp: 133 W = 453,8 Btu/h
 A parede de um edifício tem 30,5 cm de espessura e foi construída com um material de k = 1,31 W/m.K. Em dia de inverno as seguintes temperaturas foram medidas : temperatura do ar interior = 21,1 °C; temperatura do ar exterior = -9,4 °C; temperatura da face interna da parede = 13,3 °C; temperatura da face externa da parede = -6,9 °C. Calcular os coeficientes de convecção interno e externo à parede.
Resp: hci= 11,12 W/m2K hce=34,72 W/m2K.
6) Um reator de paredes planas foi construído em aço inox e tem formato cúbico com 2 m de lado. A temperatura no interior do reator é 600 °C e o coeficiente de convecção interno é 45 kcal/h.m2. °C. Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se isola-lo com lã de rocha ( k= 0,05 kcal/h.m.°C) de modo a reduzir a transferência de calor. Considerando desprezível a resistência térmica da parede de aço inox e que o ar ambiente está a 20°C com coeficiente de convecção 5 kcal/h.m2. oC, calcular : 
a) O fluxo de calor antes da aplicação da isolamento;
 b) A espessura do isolamento a ser usado, sabendo-se que a temperatura do isolamento na face externa deve ser igual a 62 °C;
 c) A redução ( em % ) do fluxo de calor após a aplicação do isolamento.
Resp: a) 62 640,4 Kcal/h b) L = 12,73 cm c) 91,95% de redução.
Um tanque de formato cúbico é utilizado para armazenar um produto químico a 210 ° C, com coeficiente de película de 80 W/m2 .°C. A parede do tanque é constituída de uma camada interna à base de carbono ( k = 22 W/m.K ) de 40 mm de espessura, uma camada intermediária de refratário ( k = 0,212 W/m.K ) e um invólucro de aço ( k = 60 W/m.K) com 10 mm de espessura. Por motivo de segurança dos trabalhadores, a temperatura da superfície externa do aço não deve ser maior que 60 °C. Considerando que a temperatura ambiente é 30 °C, com coeficiente de película externo de 20 W/m2 .K, determine:
a espessura mínima do refratário para atender a condição de segurança; 
a temperatura da superfície externa do aço se a camada de refratário for substituída por uma de isolante ( k = 0,0289 W/m.K) de mesma espessura.
Resp: a) L2 = 0,05 m b) T`5 = 35°C