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UEM/CTC/DAL
DISCIPLINA: Transferência de calor e massa
PROFESSORA: Rita de Cássia Bergamasco
LISTA DE EXERCÍCIOS NO 1
1. A transferência unidimensional de calor por condução em regime estacionário, sem geração interna de calor, ocorre conforme a figura abaixo. A condutividade térmica do material é 25 W/m.K, enquanto a espessura da parede é 0,5 m.
Determine as grandezas desconhecidas para cada caso mostrado na tabela a seguir.
	Caso
	T1
	T2
	dT/dx (K/m)
	q (W/m2)
	1
	400 K
	300 K
	
	
	2
	100°C
	
	-250
	
	3
	80°C
	
	200
	
	4
	
	-5°C
	
	4000
	5
	30°C
	
	
	-3000
2. Calcule o calor transferido por unidade de área através da parede composta esquematizada abaixo. Considere o fluxo de calor unidimensional. Ac=0,1 m2
3. Óleo aquecido a uma temperatura de 180oC, é escoado em um tubo de aço (k=40 W/m°C), cujos diâmetros interno e externo são 6 cm e 6,5 cm, respectivamente. O tubo é coberto com um isolamento de lã de vidro de 4 cm de espessura, com k = 0.038 W/m°C. A temperatura da superfície interna do tubo é 178°C, e a temperatura interfacial entre o metal e o isolamento é 177,98°C. Determine a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo. Determine a temperatura da superfície externa do isolamento. 
4. O interior de um refrigerador, cujas dimensões são 0,45 x 0,45 m de área da base, e 1,20 m de altura, deve ser mantido a 4oC. As paredes do refrigerador são construídas de duas folhas de aço temperado com 3 mm de espessura, e tem 75 mm de isolamento de lã de vidro entre elas. Sendo os coeficientes de transferência de calor convectivo, nas superfícies interna e externa, 10 e 12,5 kcal/hm2oC, respectivamente, estime quanto de calor deve ser removido do interior para se manter a temperatura especificada, numa cozinha a 30oC. Qual será a temperatura da superfície externa da parede?
5. Um cabo de cobre de 30 mm de diâmetro tem uma resistência elétrica de 5.10-3 (/m e é usado para transportar corrente elétrica de 250 A. O cabo é exposto ao ar ambiente a 20 oC, e o coeficiente convectivo associado é 25 W/m2K. Quais são as temperaturas na linha de centro e na superfície do cobre?
6. Considere condução unidimensional em uma parede composta. As superfícies externas estão expostas a um fluido a 25oC, e um coeficiente de transferência de calor convectivo de 1000 W/m2K. A parede do meio (B) passa por uma geração de calor uniforme qB”, enquanto não há geração de calor nas paredes A e C. As temperaturas nas interfaces são T1=261oC e T2=211oC. Determine a geração de calor volumétrica qB”.
7. Uma placa plana de alumínio (k=175 Kcal/h.m.oC), de resistência térmica desprezível, tem aletas retangulares de 1,5 mm de espessura e 12 mm de altura, espaçadas entre si por 12 mm, ocupando toda a largura da placa. O lado com aletas está em contato com ar a 40oC e coeficiente de película 25 Kcal/h.m2.oC. No lado sem aletas escoa óleo a 150oC e coeficiente de película 225 Kcal/h.m2.oC. Calcule por unidade de área da placa:
a) Fluxo de calor pela placa aletada desprezando a resistência da película de óleo;
b) Idem item anterior levando em conta a resistência a convecção na película de óleo.
8. Para fazer aumentar a dissipação de calor de uma parede plana resfriada a ar, estuda-se a instalação de aletas. A temperatura da parede é de 1200°F, e o coeficiente de transferência de calor entre a superfície sólida e o ar ambiente a 120oF é 15 Btu/h.ft2°F. Os dois tipos focalizados no estudo são: aleta retangular reta e aleta pontiaguda (triangular). Cada aleta deve ter espessura de 1 in na base, 4 in de comprimento e ser feita com alumínio. Compare as eficiências das duas aletas com base na transferência de calor.
9. A aleta mostrada na figura abaixo tem a base mantida a 300oC e troca calor por convecção, como indicado. Calcule as temperaturas, em regime permanente, nos pontos nodais, e a perda de calor para k= 1,0 W/m oC.
10. As temperaturas, no estado estacionário, nos pontos nodais selecionados da seção simétrica de um canal de escoamento são: T2=95,47oC, T3=11,3oC, T5=79,79oC, T6=77,29oC, T8=87,28oC e T10=77,65oC. A parede tem uma condutividade térmica de 10 W/m.K. As temperaturas da superfície interna e externa do canal são T(,i=50oC e T(,0=25oC, e coeficiente de convecção de hi=500 W/m2.K e h0=250 W/m2.K. (a) Determine as temperaturas nos pontos 1, 4, 7 e 9. (b) calcule a taxa de calor por unidade de comprimento (W/m) da superfície externa A para o fluido adjacente; (c) calcule a taxa de calor por unidade de comprimento (W/m) do fluido interno para a superfície B.
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