Aula reposição TDE

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Disciplina	de	Transferência	de	Calor	B	
Aula	11		
Professora:	Keliani	Bordin	
kelianibordin@gmail.com	
2017	
	
Pontifícia	Universidade	Católica	do	Paraná	
Escola	Politécnica	
	
TDE	1	
1.  A	parede	de	uma	tubulação	é	composta	por	três	materiais	(A,	B	e	aquecedor).	O	material	A	e	o	
material	B	são	separados	por	um	aquecedor	elétrico	muito	fino.	Em	condições	de	regime	
estacionário,	este	aquecedor	dissipa	uma	taxa	volumétrica	de	geração	de	calor	uniforme	igual	a	
qg.	O	líquido	bombeado	através	do	tubo	encontra-se	a	uma	temperatura	T∞,i	e	fornece	um	
coeficiente	convecLvo	hi.	A	superNcie	externa	está	exposta	ao	ar	ambiente	com	temperatura	
T∞,e	e	coeficiente	convecLvo	he.	
a)	Esboce	o	circuito	térmico	equivalente	de	sistema	e	represente	todas	as	resistências	em	termos	de	
variáveis	relevantes.	
b)	Obtenha	uma	expressão	que	possa	ser	usada	para	determinar	a	taxa	volumétrica	de	geração	de	
calor	do	aquecedor	elétrico,	qg	
Fazer	as	hipóteses	que	achar	necessárias,	deixando-as	claras	no	texto.	Considerações:	
Unidimensional,	kA	é	a	condu3vidade	térmica	do	material	A,	kB	é	a	condu3vidade	térmica	do	
material	B,	propriedades	como	k	e	h	são	constantes	e	resistências	de	contato	nas	interfaces	são	
desprezíveis	
TDE	1	
2.	Um	cilindro	com	raio	rs,	comprimento	L	e	conduLvidade	térmica	k	está	imerso	em	um	fluido	de	coeficiente	
de	transferência	de	calor	por	convecção	h	e	temperatura	T∞,	onde	T∞	é	menor	que	a	temperatura	do	
cilindro.	A	distribuição	de	temperatura	no	cilindro	é	T(r)	=	a	+	br2,	na	qual	a	e	b	são	constantes.		
	
a)  Obtenha	a	expressão	para	calcular	o	fluxo	de	calor	por	condução	na	superNcie	externa	do	cilindro	(rs)	
	
b)  Obtenha	a	expressão	para	determinar	a	temperatura	do	fluido	(T∞)		
	
Fazer	as	hipóteses	que	achar	necessárias,	deixando-as	claras	no	texto.	Considerações:	condução	
unidimensional	na	direção	radial,	estado	estacionário,	sem	geração	interna	de	energia	no	material	e	
propriedades	k	e	h	constantes.		
TDE	1	
3.	Uma	parede	plana,	com	espessura	de	0,1	m	e	conduLvidade	térmica	de	20W/(m.k),	
apresenta	uma	taxa	volumétrica	de	geração	de	calor	uniforme	de	0,3MW/m3	e	está	isolada	
em	um	dos	seus	lados,	enquanto	o	outro	encontra-se	exposto	a	um	fluido	a	92oC.	O	
coeficiente	de	transferência	de	calor	por	convecção	entre	a	parede	e	o	fluido	é	de	550	W/
(m2.K).	Determine	a	temperatura	máxima	na	parede.		
	
Fazer	as	hipóteses	que	achar	necessárias,	deixando-as	claras	no	texto.	Considerações:		
unidimensional,	propriedades	como	k	e	h	são	constantes	e	resistências	de	contato	nas	
interfaces	são	desprezíveis.		
TDE	1	
4.	Uma	parede	é	aquecida	em	um	dos	lados	
conforme	a	Figura	abaixo.	
a)	Esboce	o	circuito	térmico	equivalente	de	sistema	
b)	Calcular	o	fluxo	de	calor	através	da	parede	
mostrada	abaixo.	
Dados:	T1	=	50oC,	T2	=	20oC,	Ka	=200	W/moC,	Kb	=50	
W/moC,	Kc	=40	W/moC,	Kd	=90	W/moC,	Área	
transversal	=	1m2,	Área	B	=	0,5m2,	Área	C	=	0,5m2	
	
Fazer	as	hipóteses	que	achar	necessárias,	deixando-
as	claras	no	texto.	Considerações:	unidimensional,	
sem	geração	de	energia	e	resistências	de	contato	
nas	interfaces	são	desprezíveis.