Cap 1 incropera

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1.30 
Conhecido: Diâmetro e emissividade da sonda interplanetária esférica. dissipação de energia 
dentro da sonda. 
Localizar: Temperatura da superfície da sonda. 
Esquema: 
 
Suposições: (1) Condições de estado estacionário, (2) Radiação insignificante incidente na 
sonda. 
Análise: A conservação de energia determina um equilíbrio entre a geração de energia dentro 
da sonda e a emissão de radiação da superfície da sonda. Assim, em qualquer instante 
 
Comentários: A radiação incidente, como, por exemplo, do sol, aumentaria a temperatura da 
superfície. 
 
1.11 
CONHECIDO: Fluxo de calor em uma face e temperatura do ar e coeficiente de convecção na 
outra face da parede plana. Temperatura da superfície exposta à convecção. 
ENCONTRAR: Se existirem condições de estado estacionário. Se não, se a temperatura está 
aumentando ou diminuindo. 
Esquema: 
 
PRESSUPOSTOS: (1) Condução unidimensional, (2) Nenhuma geração interna de energia. 
ANÁLISE: Conservação de energia para um volume de controle ao redor da parede dá 
 
Como dEst / dt ≠ 0, o sistema não está em estado estacionário. < 
Desde dEst / dt <0, a energia armazenada está diminuindo, portanto a temperatura da parede 
está diminuindo. < 
COMENTÁRIOS: Quando a temperatura superficial da face exposta à convecção esfria a 31 ° C, 
qin =qout e dEst / dt = 0 e a parede terá atingido as condições de estado estacionário. 
 
1.65 
CONHECIDO: Formação de gelo de 2 mm de espessura em um compartimento congelador. 
Superfície exposta a 
processo de convecção com ar ambiente. 
ENCONTRAR: Tempo necessário para a geada derreter, tm. 
ESQUEMATICO: 
 
PRESSUPOSTOS: (1) A geada é isotérmica na temperatura de fusão, Tf, (2) A água derrete cai 
a partir da superfície exposta, (3) O gelo troca radiação com a geada circundante, de modo que 
a radiação líquida 
a troca é insignificante e (4) a superfície posterior da formação de gelo é adiabática. 
PROPRIEDADES: 
 
ANÁLISE: O tempo necessário para derreter uma camada de gelo de 2 mm pode ser 
determinado aplicando balanço de massa e um balanço de energia (Eq 1.12b) sobre o intervalo 
de tempo diferencial dt para um controle 
 
Com hf como a entalpia do derretimento e hs como a entalpia da geada, temos 
 
Combinando Eqs. (1a) e (2a, b), Eq. (1b) torna-se (com hsf = hf - hs) 
 
Integrando ambos os lados da equação em relação ao tempo, encontre 
 
 
COMENTÁRIOS: (1) O balanço de energia pode ser formulado intuitivamente, reconhecendo 
que o calor total em por convecção durante o intervalo de tempo deve ser 
igual à energia latente total para derreter a camada de gelo . Essa igualdade é 
diretamente comparável à expressão derivada acima para tm. 
1.18 
CONHECIDO: Mão experimentando transferência de calor por convecção com ar e água em 
movimento. 
ENCONTRE: Determine qual condição parece mais fria. Compare esses resultados com uma 
perda de calor de 30 W / m2 em condições normais de ambiente. 
ESQUEMATICO: 
 
PRESSUPOSTOS (1) A temperatura é uniforme sobre a superfície da mão, (2) O coeficiente de 
convecção é uniforme sobre a mão, e (3) Troca de radiação insignificante entre mão e 
arredores no caso de fluxo de ar. 
ANÁLISE: A mão vai se sentir mais fria para a condição que resulta na maior perda de calor. O 
calor a perda pode ser determinada a partir da lei de resfriamento de Newton, Eq. 1.3a, escrito 
como 
 
Para o fluxo de ar: 
 
Para o fluxo de água: 
 
COMENTÁRIOS: A perda de calor para a mão no fluxo de água é uma ordem de magnitude 
maior do que quando no fluxo de ar para as condições de temperatura e coeficiente de 
convecção dadas. Em contraste, a perda de calor em um ambiente de sala normal é de apenas 
30 W / m2, o que é um fator de 400 vezes menos que a perda no fluxo de ar. No ambiente da 
sala, a mão se sentiria confortável; Nas correntes de ar e água, como você provavelmente sabe 
por experiência própria, a mão ficaria desconfortavelmente fria, já que a perda de calor é 
excessivamente alta. 
 
1.32 
CONHECIDO: Placa quente suspensa no vácuo e temperatura ambiente. Massa, calor 
específico, área e taxa de tempo de mudança da temperatura da placa. 
ENCONTRE: (a) A emissividade da placa, e (b) A taxa na qual a radiação é emitida da placa. 
ESQUEMATICO: 
 
SUPOSIÇÕES: (1) A placa é isotérmica e a uma temperatura uniforme, (2) ambientes grandes, 
(3) Perda de calor insignificante através de fios de suspensão. 
ANÁLISE: Para um volume de controle sobre a placa, a conservação da necessidade de energia 
é 
 
e para grandes ambientes 
 
Combinando as eq 1 e 3, 
 
A taxa na qual a radiação é emitida da placa é 
 
COMENTÁRIOS: Observe a importância do uso de kelvins ao trabalhar com transferência de 
calor de radiação.