Aula 6 EXERCÍCIOS conducao 1

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Pontifícia Universidade Católica do Paraná 
Escola Politécnica 
Disciplina: Transferência de Calor B Semestre: 2017/1 
Professora: Keliani Bordin 
Aluno: 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS - CONDUÇÃO 
 
 
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 
convectivo hi. A superfície externa está exposta ao ar ambiente com temperatura T∞,e e coeficiente 
convectivo 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 condutividade térmica do material A, kB é a condutividade térmica do 
material B, propriedades como k e h são constantes e resistências de contato nas interfaces são 
desprezíveis 
 
2. Um cilindro com raio rs, comprimento L e condutividade 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 superfície 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. 
 
3. Uma parede plana, com espessura de 0,1m e condutividade 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. 
	
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 = 50
oC T2 = 20
oC, Ka =200 W/m
oC, Kb =50 W/m
oC, Kc =40 W/m
oC, Kd =90 
W/moC, Área transversal = 1m
2
, Área B = 0.5m
2
, Área C = 0.5m
2 
 
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.