Prova final TRANSFERÊNCIA DE CALOR 2017 2

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GRUPO SER EDUCACIONAL 
GRADUAÇÃO EAD 
GABARITO 
FINAL 2017.2A 
18/11/2017 
 
 
 
 
 
1. A parede de um forno industrial é construída 
com tijolo refratário com 0,15 m de espessura e 
com condutividade térmica de 1,7 W/m.K e com 
temperaturas interna e externa de 1400 e 1150 K, 
respectivamente, na parede. Qual a taxa de calor 
perdida através de uma parede que mede 0,5 m x 
1,2 m? 
 
a) 1700 W 
b) 1950 W 
c) 1470 W 
d) 2012 W 
e) 3100 W 
Alternativa correta: Letra A. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
1– Página 12. Transferência de Calor: Conceitos 
fundamentais e o fenômeno da condução térmica. 
Comentário: Para descobrir a taxa de calor vamos 
utilizar a Equação 12 da página 15 e coloca-la em 
termo de variação como explicado no Exemplo 1 da 
mesma página. 
Utilizando a equação, ficamos com: 
Q=-1,7*(1150-1400)*0,5*1,2/0,15=1700 W 
 
2. Uma pessoa com superfície exposta de 1,7m², 
emissividade de 0,5 e temperatura superificial de 
32°C está em uma sala. Determine a taxa de perda 
de calor por radiação da pessoa em uma grande 
sala com paredes com temperatura de 280K. 
Assumir a constante de Stefan-Boltzman igual a 
5,67x10-8 W/m².K4 
 
a) 78 W 
b) 110 W 
c) 121 W 
d) 200 W 
e) 316 W 
Alternativa correta: Letra C. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
4– Página 11. Transferência de Calor por radiação. 
Comentário: A formula do fluxo de transferência de 
calor por radiação é dada pela equação 12 na página 
11. Como a taxa de transferência de calor é igual ao 
fluxo vezes a área, temos que a taxa será igual a 
equação 12 vezes a área. 
Utilizando os valores dados na questão, e colocando 
na formula da taxa de troca líquida de transferência de 
calor por radiação, temos que: 
Q=0,5*(5,67*10^-8*1,7)*(305^4-280^4)=121 W 
 
3. Uma janela de vidro de área de 2m², mantém uma 
diferença de temperatura de 35°C da parede mais 
quente para a parede mais fria. Sabendo que a 
espessura da janela é de 5 cm e a taxa de perda de 
calor é de 19,6 kW, qual o coeficiente de de 
condutividade do vidro em W/m.K? 
 
 
 
GABARITO 
QUESTÕES COMENTADAS 
Disciplina TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
Professor (a) IURY SOUSA 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
A C D C D D A D D E 
 
 
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DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR PROFESSOR (A): IURY SOUSA 
 
 
a) 25,3 
b) 17,8 
c) 9,2 
d) 1,4 
e) 0,3 
Alternativa correta: Letra D. 
Identificação do conteúdo: Guia unidade 1, pagina 
15. Transferência de Calor: Conceitos fundamentais e 
o fenômeno da condução térmica. 
Comentário: Utilizando Equação da taxa de calor 
condutivo e o diferencial de temperatura igual a 
variação de temperatura, temos que o coeficiente de 
condutivdade térmica vai ser igual a: 
k= q*L/(∆T*A)=-19600*0,005/(35*2)=1,4 W/m.K 
 
4. Uma tubulação de água com temperatura de 
superfície de 80°C, está em uma sala com 
temperatura do meio de 20°C. Sabendo que o 
coeficiente de transferência de calor por convecção 
é de 10 W/m².K, calcule o fluxo de calor convectivo 
perdido pela tubulação. 
 
a) 6 kW/m² 
b) 600 W 
c) 600 W/m² 
d) 60 W/cm² 
e) 60 kW 
Alternativa correta: Letra C. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
2– Página 7. Transferência de calor por convecção. 
Comentário: Utilizando a Equação 3 da página 7 
temos a definição de fluxo de calor convectivo. 
Utilizando os valores dados, temos que: 
Q=(60-20)*10= 600 W/m² 
 
5. Sobre o processo de radiação térmica, marque a 
alternativa incorreta. 
 
a) A radiação térmica é a radiação eletromagnética 
emtida por um corpo em qualquer temperatura, 
consistindo uma forma de transmissão de calor. 
b) Todo corpo acima de 0 K emite radiação térmica. 
c) O fluxo de transferência de calor por radiação é 
muito mais rápido que os oriundos da condução e 
convecção térmicas, devido ao fato de que a 
radiação térmica não necessita de um meio para 
se propagar. 
d) O corpo negro apresenta uma emissão oclusa, 
ou seja, emite radiação em todas as direções 
de maneira distinta. 
e) O corpo negro é um emissor perfeito, ou seja, 
nenhum corpo fixado a uma temperatura e a um 
comprimento de onda poderá emitir mais radiação 
que ele. 
 
 
 
Alternativa correta: Letra D. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
4– Página 7. Transferência de calor por radiação. 
Comentário: O corpo negro possui uma emissão 
difusa, ou seja, a sua radiação é emitida em todas as 
direções de maneira uniforme. 
 
6. Os números adimensionais são fundamentais 
para o estudo de transferência de calor de 
convecção. Sobre tais números, podemos afirmar 
que: 
 
a) O número de Rayleigh relaciona as forças de 
sustentação de um fluido com sua viscosidade. 
b) Com o número de Rayleigh alto, a transferência 
de calor será primariamente por condução. 
c) O número de Grashof representa a razão entre a 
difusividade de momento e térmica. 
d) O número de Grashof é a razão entre o 
número de Rayleigh e o número de Prandt. 
e) O número de Prandt representa o gradiente de 
temperatura admensional na superfície. 
Alternativa correta: Letra D. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 3 
3– Página 8. Transferência de calor por convecção 
livre e trocadores de calor. 
Comentário: O número de Rayleigh pode ser definido 
como o produto do número de Grashof e o número de 
Prandt ou seja, Gr=Ra/Pr 
 
7. Trocadores de calor são fundamentais no 
sistema térmico de indústrias. Sobre os principais 
tipos de trocadores de calor, assinale a alternativa 
incorreta. 
 
a) No escoamento contracorrente, o fluido frio 
não poderá alcançar uma temperatura 
superior à temperatura final do fluido quente. 
b) No escoamento paralelo, o fluido frio ganha calor, 
mas seu limite de ganho de temperatura é 
definido pela temperatura do fluido quente. 
c) Em um trocador casco tubo, um óleo entra a uma 
temperatura de 80°C e sai a 60°C e a água entra 
a uma temperatura de 20°C e saí a 40°C, o óleo 
é classificado como fluido quente. 
d) Nos trocadores de tubo aletado, o fluido é dito 
como não misturado porque as aletas impedem o 
fluxo do fluido em uma direção do fluido, que 
corre perpendicularmente às tubulações 
paralelas. 
e) Os trocadores casco tubo possuem diferentes 
formas, sendo suas formas diferentes de acordo 
com o número de passes no casco e nos tubos. O 
mais simples deles é o de um passo no casco e 
um passo nos tubos. 
 
 
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DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR PROFESSOR (A): IURY SOUSA 
 
 
Alternativa correta: Letra A. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 3 
3– Página 17. Transferência de calor por convecção 
livre e trocadores de calor. 
Comentário: Em um trocador contracorrente o fluido 
frio poderá alcançar uma temperatura superior à 
temperatura final do fluido quente. 
 
8. Um trocador de calor contracorrente deve 
aquecer água de 20°C a 80°C e a uma taxa de 1,2 
kg/s. Se a capacidade calorifica da água é de 4180 
J/kg.K, qual a taxa de transferência de calor 
máxima do trocador de calor aproximadamente? 
 
a) 3000 W 
b) 1500 W 
c) 15 kW 
d) 300 kW 
e) 50 kW 
Alternativa correta: Letra D. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 3 
3– Página 18. Transferência de calor por convecção 
livre e trocadores de calor. 
Comentário: Utilizando a Equação 31 de taxa de 
calor, obtemos que: 
Q=m.cp.∆T= 1,2*(80-20)*4,18= 300 kW 
 
9. Ar quente a 80°C é soprado ao longo de uma 
superfície plana de 2m x 4m a 30°C. Considerando 
que o coeficiente médio de transferência de calor 
por convecção é 55 W/m².K, determine a taxa de 
transferência de calordo ar para a placa. 
 
a) 3300 W 
b) 7700 W 
c) 14 kW 
d) 22 kW 
e) 40 kW 
Alternativa correta: Letra D. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
2– Página 6. Transferência de calor por convecção. 
Comentário: Utilizando a Equação 1 de taxa de calor 
convectivos, obtemos que: 
q= 55*(80-30)*2*4= 22000 W= 22 kW 
 
10. As condições de contorno são condições 
necessárias para se resolver problemas de 
tranferência de calor. Sobre os tipos de condições 
de contorno nos problemas, é incorreto afirmar 
que: 
 
a) Dirichlet, Neumann e Robin são condições de 
contorno possíveis no estudo de transferência de 
calor. 
 
 
 
b) Condição de Dirichlet é uma condição de 
contorno de primeira espécie que tem como um 
exemplo um material que está mudando de fase. 
c) Condição de Neumann é uma condição de 
contorno de segunda espécie, ocorrendo o 
contato da superfície com uma fonte de calor. 
d) Na condição de Robin, pode-se utilizar a Lei de 
Newton do Resfriamento. 
e) Condição de Robin é uma condição de terceira 
espécie que consideramos a superfície do 
corpo mantida a uma temperatura fixa. 
Alternativa correta: Letra E. 
Identificação do conteúdo: Guia de Estudo Unidade 
1– Página 22. Transferência de Calor: Conceitos 
fundamentais e o fenômeno da condução térmica. 
Comentário: A condição de contorno de Robin é de 
terceira espécie que corresponde à existência de troca 
de calor por convecção na superfície do corpo