Transferência de Calor: Conceitos e Aplicações

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Questão 1/5 - Transferência de Calor
Todo o estudo de Transferência de Calor está fundamentado nos tipos de condução de calor em função dos meios pelos quais haverá este trânsito. Assim, para começar os estudos é fundamental saber conceituar o que vem a ser o calor. 
Tomando como base os estudos da termodinâmica, teremos que o calor é definido como:
Nota: 0.0
	
	A
	A diferença de temperatura que pode ser transferida por meio de interações de um sistema com a sua vizinhança.
	
	B
	A energia que pode ser transferida por meio de interações de um sistema com a sua vizinhança.
Conforme Anexo 1, Tema 1 , Transparência 7 da Aula 1:
O calor é a energia que pode ser transferida por meio de interações de um sistema com a sua vizinhança.
	
	C
	A temperatura em trânsito, em virtude da diferença de temperatura entre um sistema e sua vizinhança, no espaço
	
	D
	A energia térmica em trânsito, em virtude da diferença de temperatura entre um sistema e sua vizinhança, no espaço
Questão 2/5 - Transferência de Calor
Determinar a quantidade de calor transferida em regime permanente por meio de uma parede de compensado divisória, de 20 cm de espessura e 32 m2 de área de seção transversal, cuja face externa está a uma temperatura média de 25°C e cuja face interna deve ser mantida a uma temperatura constante de 20°C. 
Dados: kcomp = 0,094 W/mK.
Nota: 20.0
	
	A
	q = 75,2 W
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Aplicando a Lei de Fourier da condução, conforme Tema 3 da Aula 1, temos que:
q = 75,2W
	
	B
	q = 752 W
	
	C
	q = 7520 W
	
	D
	q = 75200 W
Questão 3/5 - Transferência de Calor
A Lei de Fourier é empírica, isto é, ela é desenvolvida a partir de observações experimentais em vez de ser deduzida com base em princípios fundamentais. Nesse trabalho, Fourier deduziu e desenvolveu a solução da equação da condução do calor por meio de equações diferenciais parciais e séries trigonométricas, partindo de observações fenomenológicas. Mesmo ignorando as hipóteses da época a respeito do calor, descreveu um modelo físico que retratava sua propagação.  Neste modelo, para se estabelecer a condição de variação linear da temperatura, o sistema deveria ter uma distância em x extremamente pequena (x →→ 0). Para essa distância, a variação da temperatura, embora seja também extremamente pequena (T →→ 0), será linear.  Assim, temos a Lei de Fourier:
                                                          
Nesta expressão, o que a constante k representa?
Nota: 20.0
	
	A
	Representa a a capacidade do meio de conduzir calor, chamada de constante de gradiente  de temperatura.
	
	B
	Representa a capacidade do meio de conduzir calor, chamada de constante de convecção.
	
	C
	Representa a capacidade do meio de conduzir calor, chamada de constante de radiação.
	
	D
	Representa a capacidade do meio de conduzir calor, chamada de condutibilidade térmica.
Você acertou!
Conforme Material de Leitura da Aula 2, Tema 1, pg.5:
k é uma constante que representa a capacidade do meio de conduzir calor, chamada de condutibilidade térmica .
Questão 4/5 - Transferência de Calor
Determinar a quantidade de calor transferida em regime permanente através de uma tubulação de aço carbono-manganês-silício, com 1 ” de raio interno , 1,5mm de espessura de parede (e1), com revestimento externo de fibra de vidro de espessura 20mm (e2), sabendo que internamente circula vapor a 127°C e externamente a temperatura média é de 30°C. Considerar comprimento do tubo de 6 m.
Nota: 20.0
	
	A
	q = - 24998 W
	
	B
	q = -2499,8W
	
	C
	q = -249,98 W
Você acertou!
Aplicando a Lei de Fourier para condução radial de paredes compostas, Tema 5 Aula 2:
	
	D
	q = - 24,998 W
Questão 5/5 - Transferência de Calor
Determinar a quantidade de calor transferida em regime permanente por meio de uma parede  de 15 cm de espessura e 40m2 de Área de seção transversal, cuja face externa está a uma temperatura média de 30°C e cuja face interna deve ser mantida a uma temperatura constante de 24°C. Dados: kparede = 0,71 W/mK.
Nota: 20.0
	
	A
	q = 113,6 W
	
	B
	q = 1136 W
Você acertou!
Aplicando a Lei de Fourier da condução, conforme Tema 3 da Aula 1, teremos que:
q = 1136 W
	
	C
	q = 113,6 kW
	
	D
	q = 1136 kW
Questão 1/5 - Transferência de Calor
A transferência de calor por convecção está associada à troca de energia entre uma superfície e um fluido adjacente, no qual está concentrada uma pequena camada de efeitos viscosos importantes. A quantidade de calor transferida depende bastante do movimento do fluido no  interior dessa camada, sendo determinada principalmente pela sua espessura. Como se chama esta camada?
Nota: 20.0
	
	A
	Camada Laminar
	
	B
	Camada Turbulenta
	
	C
	Camada de Transição
	
	D
	Camada Limite
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Conforme Aula 3, Material de Leitura, Tema 1, pg.3 e 4:
A transferência de calor por convecção está associada à troca de energia entre uma superfície e um fluido adjacente, no qual está concentrada uma pequena camada de efeitos viscosos importantes, chamada camada limite. A quantidade de calor transferida depende bastante do movimento do fluido no 4 interior dessa camada limite, sendo determinada principalmente pela sua espessura.
Questão 2/5 - Transferência de Calor
Determinar o fluxo de calor por convecção natural que ocorre sobre uma placa plana, sabendo que água a 22°C está contida entre duas placas verticais, sendo que a anterior está a 70°C e a posterior está a 22°C. Observar que há uma velocidade crítica de circulação de 5m/s a uma distância crítica de 300 mm da superfície da placa aquecida.
Nota: 20.0
	
	A
	q' = 346,2 kW/m2
	
	B
	q' = 34,62 kW/m2
Você acertou!
	
	C
	q' = 346,2 W/m2
	
	D
	q' = 34,62 W/m2
Questão 3/5 - Transferência de Calor
Determinar o fluxo de calor e o coeficiente de transferência de calor por convecção, para a ebulição da água em um Boiler de aço inox esmerilhado e polido, sabendo que a água está a 107°C e a temperatura da superfície do sólido está a 125°C.
Nota: 20.0
	
	A
	q/A = 6136 W/m2  e  h = 340, 89 W/m2K
	
	B
	q/A = 613600 W/m2  e  h = 34089 W/m2K
Você acertou!
	
	C
	q/A = 6136000 W/m2  e  h = 340890 W/m2K
	
	D
	q/A = 61360000 W/m2  e  h = 3408900 W/m2K
Questão 4/5 - Transferência de Calor
Determinar o fluxo de calor por convecção forçada que ocorre dentro de um tubo liso, sabendo que o tubo está a 80°C e água está a 32°C. Observar que há uma velocidade crítica de circulação de 25 m/s e o diâmetro interno do tubo é de 2”.
  
Nota: 20.0
	
	A
	q' = 2,44 W/m2
	
	B
	q' = 2,44 kW/m2
	
	C
	q' = 2,44 MW/m2
Você acertou!
	
	D
	q' = 2,44 GW/m2
Questão 5/5 - Transferência de Calor
Determinar a quantidade de calor em regime permanente trocada através de uma tubulação de Liga de Alumínio Puro, com raio interno de 1 ½” e espessura de parede de 1,5mm e comprimento 2,5m, sabendo que internamente circula nitrogênio a -73°C e sabendo que a temperatura ambiente média é de 27°C. 
          
Nota: 20.0
	
	A
	q = 9,797 W
	
	B
	q = 9,797 kW
	
	C
	q = 9,797 MW
Você acertou!
Conforme Aula 2 , Tema 5:
	
	D
	q = 9,797 GW
Questão 1/5 - Transferência de Calor
O coeficiente global de troca térmica é a medida da habilidade global de uma série de barreiras condutivas e convectivas para transferir calor. É  comumente aplicado ao cálculo de transferência de calor em trocadores de calor, mas pode também ser aplicado no cálculo de conforto térmico e outras aplicações. A expressão geral usada para esses cálculos é semelhante à Lei de Newton do resfriamento:
q=UAΔΔT =UA(T84 - T81) 
 Em que: q = calor trocado envolvendo transferência por condução e por convecção de calor (W) U = coeficiente global de troca térmica (W/m2K) A = área da seção transversal ao sentido de fluxo de calor ?T = (T84 - T81)= variação global da temperatura entre a temperatura interna e a externa do volume de controle (K). 
Como observações gerais a respeito do coeficiente global de troca térmica, temos que:
Nota: 20.0
	
	A
	Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a elevados valores de U; 
A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos.
	
	B
	Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; 
A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são elevados.
Você acertou!
Conforme Aula 04, Material de Leitura, pg.7:
Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; 
A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são elevados.
	
	C
	Fluidos com elevadas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos elevados, o que leva a baixos valores de U; 
A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos.
	
	D
	Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; 
A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos.
Questão 2/5 - Transferência de Calor
Em um trocador de calor de tubos aletados de dois passes na carcaça e oito passes nos tubos, água passa nas tubulações, entrando a 27°C com uma vazão de 3,0kg/s. É sabido que a água é aquecida pela passagem de ar quente, que entra a 177°C, que a área de troca térmica é de 200 m2. Determinar a vazão do ar e sua temperatura de saída, para uma temperatura de saída da água de 87°C.
Nota: 20.0
	
	A
	mAR = 6,14 kg/s             TSAR = 330K
Você acertou!
	
	B
	mAR = 61,4 kg/s             TSAR = 330K
	
	C
	mAR = 6,14 kg/s             TSAR = 230K
	
	D
	mAR = 61,4 kg/s             TSAR = 230K
Questão 3/5 - Transferência de Calor
Determinar o fluxo de calor por convecção natural que ocorre sobre um cilindro grande, sabendo que água a 17°C está contida no cilindro, sendo que a temperatura da face do cilindro está a 80°C. Observar que há uma velocidade crítica de circulação de 2,5m/s a uma distância crítica de 400 mm da superfície aquecida.
Nota: 20.0
	
	A
	q/A = 43,42 . 1012 W/m2
	
	B
	q/A = 43,42 . 109 W/m2
	
	C
	q/A = 43,42 . 106 W/m2
	
	D
	q/A = 43,42 . 103 W/m2
Você acertou!
Conforme sequencia de cálculos:
Para 290K
Gr = 5,9.109
Pr = 7.56
Regime Turbulento , de onde C=0,13 e a = 1/4
Nu = 461,03
h = 689,24 W/m2K
q/A = 43422,12 W/m2 = 43,42 . 103 W/m2 =  43,42 kW/m2
Questão 4/5 - Transferência de Calor
Determinar a quantidade de calor envolvendo condução e convecção para uma tubulação de aço AISI 1010 de 4” de diâmetro interno, 6m de comprimento e espessura de 2mm, revestida externamente com manta de fibra de vidro com 5mm de espessura. Internamente circula vapor a 327°C e externamente ar a 27°C. Considerar har= 69 W/m2K e hvapor= 2376 W/m2.
1” = 25,4. 10-3 m
Nota: 20.0
	
	A
	q = - 49,1808 W
	
	B
	q = - 491,808 W
	
	C
	q = - 4918,08 W
Você acertou!
	
	D
	q = - 49180,8 W
Questão 5/5 - Transferência de Calor
Água a 92°C condensa em um condensador de cobre , cuja temperatura superficial é 50°C, gerando uma vazão de condensado de 0,05kg/s. Determinar h para a condensação em regime laminar, sabendo que a área de troca térmica do condensador é de 50 m2.
Nota: 20.0
	
	A
	542,4 W/m2K
	
	B
	54,24 W/m2K
Você acertou!
	
	C
	5,424 W/m2K
	
	D
	0,5424 W/m2K
Questão 1/5 - Transferência de Calor
Dois discos concêntricos são paralelos e diretamente opostos. O disco inferior tem diâmetro de 2” e está a T1=370K. O superior tem diâmetro de 1” e está a T2=580K. A distância entre os discos é de 1 ½“. Determinar o calor transferido por radiação entre as duas superfícies considerando ambos como corpos negros e sem nenhuma outra radiação presente.
Nota: 0.0
	
	A
	q12 = -54W                            q21 = 13W
	
	B
	q12 = -5,4W                            q21 = 1,3W
	
	C
	q12 = -0,54W                            q21 = 0,13W
	
	D
	q12 = -0,054W                            q21 = 0,013W
Questão 2/5 - Transferência de Calor
Em um trocador de calor de tubos aletados de um passe na carcaça e quatro passes nos tubos, água passa nas tubulações, entrando a 32°C com uma vazão de 5,0kg/s. É sabido que a água é aquecida pela passagem de ar quente, que entra a 227°C, que a área de troca térmica é de 220 m2. Determinar a vazão do ar e sua temperatura de saída, para uma temperatura de saída da água de 92°C.
Nota: 20.0
	
	A
	m. = 1,524 kg/s             T = 420K
	
	B
	m. = 15,24 kg/s             T = 420K
Você acertou!
	
	C
	m. = 1,524 kg/s             T = 220K
	
	D
	m. = 15,24 kg/s             T = 220K
Questão 3/5 - Transferência de Calor
Conforme se pode observar da figura abaixo, o corpo negro caracteriza-se pela completa absorção da radiação incidente. O corpo negro é, portanto, uma superfície ideal na transferência de calor por radiação, possuindo absortividade igual a 1. Com relação a essa absortividade:
Nota: 20.0
	
	A
	Essa absortividade depende do comprimento de onda e da direção de incidência.
	
	B
	Essa absortividade depende do comprimento de onda e independe da direção de incidência.
	
	C
	Essa absortividade independe do comprimento de onda e depende da direção de incidência.
	
	D
	Essa absortividade independe do comprimento de onda e da direção de incidência.
Você acertou!
Conforme Aula 5, Material de Leitura, pg 5:
Essa absortividade independe do comprimento de onda e da direção de incidência.
Questão 4/5 - Transferência de Calor
Dois retângulos paralelos alinhados de X=100cm por Y= 60 cm são paralelos e diretamente opostos. O retângulo inferior está a Ti=393 K. O superior está a Tj=373K. A distância entre os retângulos é de L=30 cm. Determinar o calor transferido por radiação entre as duas superfícies considerando ambos como corpos cinzentos com ei=0,3 e ej=0,4 e sem nenhuma outra radiação presente.
Nota: 20.0
	
	A
	qi = 51W                  qj = -32,83W
	
	B
	qi = 51 kW                qj=-32,83 kW
	
	C
	qi=32,83W      qj=-51W
Você acertou!
	
	D
	qi=32,83kW         qj=-51kW
Questão 5/5 - Transferência de Calor
Dois retângulos paralelos alinhados de X=120cm por Y=240 cm são paralelos e diretamente opostos. O retângulo inferior está a Ti=298 K. O superior está a Tj=317K. A distância entre os retângulos é de L=100 cm. Determinar o calor transferido por radiação entre as duas superfícies considerando ambos como corpos cinzentos com ei=0,3 e ej=0,7 e sem nenhuma outra radiação presente.
Nota: 20.0
	
	A
	qi = -6,2 W            qj = 33,7 W
	
	B
	qi = -0,62 W            qj = 3,37 W
Você acertou!
	
	C
	qi = -0,062 W            qj = 0,337 W
	
	D
	qi = -0,0062 W            qj = 0,0337 W
Questão 1/5 - Transferência de Calor
A carga térmica da insolação é a quantidade de calor por insolação que penetra em um ambiente, resultante de inter-relação de três fatores: 
 Energia refletida (qR) 
 Energia absorvida (qA) 
 Energia passante (qP) 
Energia refletida é a parte da insolação que o vidro não permite que passe através dele, sendo, portanto, refletida. Energia absorvida é a parte da insolação que o vidro absorve e que, por consequência, não atinge o ambiente. A energia passante é aquela que efetivamente atinge o ambiente, levando ao seu aquecimento. 
A expressão para o cálculo da carga térmicada insolação é: qI = K.A  em que K é o coeficiente de transmissão de calor solar através de vidros (BTU/h ft2 ou W/m2 ), A é a área total ocupada pelas janelas (m2). Do que este coeficiente K depende?
Nota: 20.0
	
	A
	Da área total ocupada pelas janelas.
	
	B
	Do tipo de proteção das janelas.
	
	C
	Da posição relativa da janela com relação ao sol na maior parte do dia
Você acertou!
Conforme Material de Leitura da Aula 6, pg. 9:
K é o coeficiente de transmissão de calor solar através de vidros (BTU/h ft2 ou W/m2 ), que depende da posição relativa da janela com relação ao sol na maior parte do dia.
	
	D
	Da  somatória da potência dissipada pela iluminação artificial do ambiente de trabalho.
Questão 2/5 - Transferência de Calor
Determine a carga térmica por insolação em um ambiente de trabalho, no período de janeiro, sabendo que possui 200m2 de área de janelas com persianas externas cujo fator de redução fica entre 0,13 e 0,20. Considere que o ambiente ao longo do dia varia de E para N, com relação ao Sol.
Nota: 20.0
	
	A
	q = 1019,8 W
	
	B
	q = 10198 W
Você acertou!
	
	C
	q = 1019,8 kW
	
	D
	q = 10198 kW
Questão 3/5 - Transferência de Calor
Determinar a carga térmica por condução, convecção e por insolação no mês de março, para uma parede face norte de bloco de concreto de mistura areia/brita de três furos ovais, com 20cm de espessura e acabamento de reboco de cimento e areia de 4 mm de espessura. Esta parede mede 4m de comprimento por 2,8m de altura e tem uma porta de 90cm de largura, 1,90m de altura e 6mm de espessura de vidro temperado com insulfilme, cujo fator de redução fica entre 0,50 e 0,66. Considere que o ambiente ao longo do dia varia de SE para E para NE, com relação ao Sol. Considerar a parede pintada de amarelo claro, o ar interno parado e a 27°C e o ar externo a 12 km/h e a 32°C.
Nota: 20.0
	
	A
	q = 23,23 W
	
	B
	q = 27,69 W
	
	C
	q = 434,7 W
	
	D
	q = 462,39 W
Você acertou!
Questão 4/5 - Transferência de Calor
Uma aleta de Ferro liga Armco é montada em um tubo também de Ferro Armco de 3” de raio externo. A aleta tem espessura constante de 0,5mm e um raio externo de 80 mm. Considerando que a temperatura da parede do tubo é de 127°C, determinar o calor perdido pela aleta, sabendo que o ar ambiente está a 27°C e tem h=24W/m2.
Nota: 20.0
	
	A
	q = 178,08 W
Você acertou!
	
	B
	q = 17,808 W
	
	C
	q = 178,08 kW
	
	D
	q = 17,808 kW
Questão 5/5 - Transferência de Calor
Determinar a carga térmica por condução e convecção da parede sul  de um galpão industrial de 25m de frente por 40m de profundidade e 5m de altura, com paredes construídas de bloco de concreto de furo retangular com 2 furos, de 20cm de espessura, com acabamento externo de tijolo de fachada de 4mm de espessura, tendo telhado de área 577m2 com telhas de fibra mineral de 3mm de espessura. Também possui na parede sul uma persiana de liga 195 de alumínio, de 1 m de altura por 10m de comprimento e 3mm de espessura. O galpão foi construído com a frente na face Norte. Considerar ar interno com ventilação forçada a 24km/h e a 24°C e ar externo a 12km/h e a 29°C. Considerar paredes pintadas de azul escuro e telhado pintados de cinza claro.
Nota: 20.0
	
	A
	qS = 4365 W
	
	B
	qS = 436,5 W
Você acertou!
	
	C
	qS = 4365 kW
	
	D
	qS = 436,5 kW