5a_LISTA_EXERCICIO

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5ª LISTA EXERCÍCIO 
Aletas
1) Uma barra cilíndrica de diâmetro 25mm e comprimento 0,25m, tem a base mantida a 100ºC. A superfície da base está exposta ao ar ambiente a 25ºC, com um coeficiente convectivo de 10 W/m2.K. Se a barra é construída em aço inoxidável, com condutividade térmica k = 14 W/m.K, determine a temperatura da barra em x=L e a sua perda térmica para a condição de transferência convectiva de calor. 
2) Determine a porcentagem de aumento da transferência de calor associada com a colocação de aletas anulares de alumínio ( k=200 W/m.K ) ao cilindro do pistão de um motor. As aletas têm 50 mm de comprimento, 0,5 mm de espessura e a densidade de colocação é 200 aletas por metro do cilindro (as aletas são igualmente espaçadas). O coeficiente de película do ar sobre o pistão sem aletas é 50 W/m2.K, enquanto que o coeficiente de película resultante da colocação de aletas é 30 W/m2.K. O cilindro tem 25 cm de altura e diâmetro externo de 50 mm. Sob condições típicas de operação a superfície externa do cilindro está a uma temperatura de 500K e encontra-se exposta ao ar ambiente a 300K. 
3) A parte aletada do motor de uma motocicleta é construída de uma liga de alumínio (k=186 W/m.K ) e tem formato que pode ser aproximado como um cilindro de 15 cm de altura e 50 mm de diâmetro externo. Existem 5 aletas transversais circulares igualmente espaçadas com espessura de 6 mm e comprimento de 20 mm. Sob as condições normais de operação a temperatura da superfície externa do cilindro é 500 K e está exposta ao ambiente a 300 K, com coeficiente de película de 50 W/m2.K quando a moto está em movimento. Quando a moto está parada o coeficiente cai para 15 W/m2.K. Qual é a elevação percentual da transferência de calor quando a moto está em movimento. 
Exercícios capítulo 3 (Incropera)
Uma Aleta - 3.119, 3.120, 3.121 a, 3.127
Sistemas de Aletas – 3.141, 3.144, 3.145
Respostas:
3.119 a) 420% b) 29%
3.120 T(25mm) = 156,5ºC; T(50mm) = 128,9ºC; T (100mm)= 107ºC
3.121 a) Caso A- q’a = 151W/m; ηa=0,96; εa=20,1, Rt,a=0,5 mK/W; TL=95,6ºC
	 Caso B- q’a = 144W/m; ηa=0,92; εa=19.2, Rt,a=0,52 mK/W; TL=96ºC
	 Caso D- q’a = 450 W/m; ηa=0; εa=60, Rt,a=0,167 mK/W; TL=25ºC
3.127 Kb=17,5W/mK
3.141 1315% (Kal=240W/mK)
3.144 a) qa=12,76W b) qt=2905,25W (Kal=240W/mK)
3.145 a) ηa=0,97; εa=11,05 b)qt=6812,98W (Kal=240W/mK)
EXERCÍCIOS EXTRAS RESOLVIDOS EM SALA 
1. Uma placa plana quadrada de alumínio (k = 175 W/mK) de resistência térmica desprezível tem aletas retangulares de 1,5 mm de espessura e 12 mm de comprimento, espaçadas entre si de 12 mm, ocupando toda a largura da placa. O lado com aletas está em contato com ar a 40ºC e coeficiente de película 25 W/m².K. No lado sem aletas escoa óleo a 150ºC e coeficiente de película 225 W/m².K. Calcule por unidade de área da placa o fluxo de calor pela placa aletada desprezando a resistência da película de óleo.
2. A dissipação de calor em um transistor de formato cilindrico pode ser melhorada inserindo um cilindro vazado de alumínio (k = 200 W/m.K) que serve de base para 12 aletas axiais. O transistor tem raio interno de 2 mm e altura de 6 mm, enquanto que as aletas tem comprimento de 10 mm e espessura de 0,7 mm. O cilindro base, cuja espessura é 1 mm, está perfeitamente ajustado ao transistor e tem resistência térmica desprezível. Sabendo que ar fluindo a 20ºC sobre as superfícies das aletas resulta em um coeficiente de película de 25W/m².K, calcule o aumento no fluxo de calor dissipado no sistema aletado quando a temperatura do transistor for 80ºC.