Prova de fetrans 2 resolução

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2ª Prova Parcelar – Proposta de resolução 
 
 
 
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Grupo I 
 
1. Imagine que pretende utilizar aletas na forma de bastão (D=5 mm) 
numa superfície com o intuito de aumentar a transferência de calor. 
Assuma que na extremidade é mantida a 100 ºC e o ar ambiente está a 25 
ºC. Se tiver que optar pelos seguintes materiais: Cobre (k=398 W/(m.K), 
Alumínio (k=180 W/(m.K) ou Aço inoxidável (k=14 W/(m.K), qual o material 
que escolheria e porquê? 
 
 
Solução: para h=100 W/m2K 
m(cobre)=14,2 m-1→T(x)=298+75e-14,2x 
m(alumínio)=21,2 m-1→T(x)=298+75e-21,2x 
m(aço inox)=75,6 m-1→T(x)=298+75e-75,6x 
 
Se x=50mm=0,05 m →T(0,05) cobre=335 K 
 →T(0,05) alumínio=323 K 
 →T(0,05) inox=299 K 
Usando bastões de inox podemos usar bastões mais curtos. 
Nota: Foram contabilizadas outras justificações. 
 
2. A água e ar são separados por uma parede plana de aço muito 
estreita (L<<<). Propõe-se, para aumentar a taxa de transferência de calor 
entre estes fluidos, acrescentando aletas retangulares. A área da parede 
sem aletas (A0) é de 0,9 m2, enquanto que com a adicção das aletas esta 
área (Af) aumenta para 4,05 m2. Os coeficientes de transferência de calor 
  





TT
TT
e
bb
mx
b
0



2
1







trkA
hP
m
 
 1ª Prova Parcelar 
 
 
 
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do lado do ar e do lado da água podem ser considerados constantes com 
valores de 11,4 e 256 W/m2K respectivamente. A eficiência das aletas são 
de de 95% do lado do ar e 55% do lado da água. Determine a 
percentagem de alteração à transferência de calor quando quando as 
aletas são colocados: 
 
(a) do lado da água 
 
 
 
 
 
Sem aletas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aletas do lado da água: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Percentagem de alteração: 
 
 
 
 
 
 
 
(b) do lado do ar 
 
 
 
 
Sem aletas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 fAAThq  0"
 
 1ª Prova Parcelar 
 
 
 
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Aletas do lado da água: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Percentagem de alteração: 
 
 
 
 
 
 
 
Grupo II 
 
1. O comportamento da camada limite térmica sobre uma placa plana 
está a ser estudado num túnel de vento com números de Reynolds até 
Rex=108. Para isso, é utilizado um ventilador que pode fornecer velocidades 
de ar até 50 m/s com ar atmosférico a 25 ºC. 
Dados: =15,71×10-6m2/s 
a) Em que consiste uma camada limite térmica? 
Quando um fluido se encontra a passar através de uma tubagem 
quente existe transferência de calor da placa para o fluido. A camada 
de fluido em contacto imediato com a placa recebe calor por 
condução, assim, as moléculas ficam a uma temperatura mais elevada, 
a sua densidade é menor, sobem e transmitem calor às moléculas das 
camadas superiores por convecção. Define-se camada limite térmica, 
como sendo a camada que decorre desde a placa até próximo (0,95 
ou 0,99)da temperatura corrente livre. A temperatura da corrente livre já 
não é influenciada por esta troca de calor e mantém uma temperatura 
constante. 
b) Qual o comprimento mínimo da placa que deve ser usado? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1ª Prova Parcelar 
 
 
 
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c) A que distância da aresta frontal ocorre a transição, se o nº de Re crítico 
for de Re=5×105? 
 
 
 
 
 
2. Descreva em que consiste a irradiação e como se comporta no caso 
da superfície ser opaca ou semitransparente. 
Designa-se por irradiação quando a radiação incide numa superfície a 
partir das suas vizinhanças. Essa radiação incidente representa-se por G. A 
totalidade, ou parte dessa radiação pode ser absorvida pela superfície 
aumentando a sua energia térmica: Gabs=G. Se a superfície é opaca, 
parte da irradiação é reflectida. Se a superfície é semitransparente, parte 
da irradiação é transmitida. 
 
 
 
FIM