1a Lista Exercicios Fixacao TRCA

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1ª L ISTA DE EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
PROFESSOR: Gilberto Fernandes Lima DISCIPLINA: Transmissão de Calor (TRCA) 
TURMA: Metalurgia PERÍODO: 6º 
 
Observações importantes: 
1. Leia atentamente o enunciado até entender o problema 
2. Represente o problema através de um desenho esquematizando sentido 
do fluxo de calor, as resistências térmicas, as dimensões e as 
temperaturas 
3. Avalie se os valores encontrados nos cálculos fazem sentido pra você 
 
1- Dada a parede composta abaixo, determinar: 
 
1.1- O fluxo de calor, considerando a largura da parede igual a 12". 
1.2- A temperatura da interface entre os materiais "f" e "e". 
1.3- O coeficiente de película entre o material "f" e o ambiente, considerando que a 
temperatura ambiente é 60 oF. 
1.4- Mantendo a temperatura da face externa do material "f" em 100 oF e reduzindo o 
fluxo de calor em 20%, qual deverá ser a nova espessura da parede "f". 
 
material a b c d e f 
k (Btu/h.ft.oF) 100 40 50 40 30 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2- Um forno de formato cúbico mantém sua temperatura interna em 210°C, com 
coeficiente de película de 80 W/m².K. A parede do forno é constituída de um material 
(k=22 W/m.K) de 40 mm de espessura, uma camada 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, a 
superfície externa de aço não pode ser maior do que 60°C. Considerando que a 
temperatura ambiente é de 30°C, com coeficiente de película externo de 20 W/m².K, 
determine: 
2.1- A espessura mínima do refratário para atender a condição de segurança. 
2.2- 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. 
 
3- Para a equação abaixo que calcula perda térmica faça: 
 
 
 
 
3.1- Chegue na unidade desta perda térmica por análise dimensional, ou seja, use as 
unidades das variáveis contidas na mesma para chegar no resultado. 
3.2- Sendo você o engenheiro responsável pela operação de uma caldeira que necessita 
reduzir o consumo energético através da redução das perdas térmicas na tubulação que 
conduz vapor até uma turbina, proponha a alteração em uma variável da equação acima 
com sua respectiva ação para atender o objetivo proposto. 
 
4- Uma parede de um forno é constituída de duas camadas : 0,20 m de tijolo refratário 
(k= 1,2 kcal/h.m.oC) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m.oC). A temperatura 
da superfície interna do refratário é 1675 oC e a temperatura da superfície externa do 
isolante é 145 oC. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, calcule: 
a) o calor perdido por unidade de tempo e por m2 de parede; 
b) a temperatura da interface refratário/isolante. 
Resposta:a) b) 
b) 
5- Obter a equação para o fluxo de calor em uma parede plana na qual a condutividade 
térmica (k) varia com a temperatura de acordo com a seguinte função : 
k = a + b.T 
Resposta: 
 
6- Um tubo de aço (k=22 Btu/h.ft.oF) 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.oF) 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 oF a temperatura da superfície externa do segundo isolante fica em 32 oF, pede-se: 
a) Determine a taxa de calor por unidade de comprimento do tubo 
b) Determine a temperatura da interface entre os dois isolantes 
c) Compare as taxas de calor se houver uma troca de posicionamento dos dois isolantes 
Resposta: 
a) b) c) 
 
 
 21
1
2
.
ln
..2.
TT
r
r
Lk
q 









hBtu4,722q FT
o46,587
hBtu09,697q
   222121 .
.2
.
.
.
TT
L
Ab
TT
L
Aa
q 
CT oisoref 2,1428/ 
 6,1480 hKcalq 
 
 
 
 
7- Um tanque de aço (k = 40 Kcal/h.m.°C), de formato esférico e raio interno de 0,5 m e 
espessura de 5 mm, é isolado com 1½" de lã de rocha (k = 0,04 Kcal/h.m.°C). A 
temperatura da face interna do tanque é 220 °C e a da face externa do isolante é 30 °C. 
Após alguns anos de utilização, a lã de rocha foi substituída por outro isolante, também de 
1½" de espessura, tendo sido notado então um aumento de 10% no calor perdido para o 
ambiente (mantiveram-se as demais condições). Determinar : 
a) fluxo de calor pelo tanque isolado com lã de rocha; 
b) o coeficiente de condutividade térmica do novo isolante; 
c) qual deveria ser a espessura (em polegadas) do novo isolante para que se tenha o 
mesmo fluxo de calor que era trocado com a lã de rocha. 
Resposta: 
a) 
 
b) 
 
c) 
hKcalq 41,687 
CmhKcalk oiso ..044,0
66,1 e