Lista de Exercicios 2 Transferencia de Calor 2017

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Lista de Exercícios 2 – Transferência de Calor – 2017
Prof° Ricardo Chierecci
Água na velocidade de 0,1 m/s escoa sobre uma placa plana isotérmica horizontal de 20 cm de comprimento. A temperatura da água é 30°C enquanto que a da superfície da placa é 60°C. Sendo o calor específico da água igual a 4180 J/kg°C, a massa específica da água igual a 995,7 kg/m3, a viscosidade dinâmica da água igual a 0,7978.10-3 N.s/m², a viscosidade cinemática da água igual a 0,8012.10-6 m2/s e a condutividade térmica da placa igual a 0,6150 W/m°C, calcule:
a espessura da camada limite hidrodinâmica; (Resp.: 6,3.10-3 m)
a espessura camada limite térmica. (Resp.: 3,6.10-3 m)
Agua escoa sobre uma placa plana eletricamente aquecida, a uma velocidade de 0,1 m/s. O comprimento da placa é ajustado de modo que o Número de Reynolds na extremidade final seja 2.104. Sendo o calor específico da água igual a 4180 J/kg°C, a massa específica da água igual a 995,7 kg/m3, a viscosidade dinâmica da água igual a 0,7978.10-3 N.s/m², a viscosidade cinemática da água igual a 0,8012.10-6 m2/s e a condutividade térmica da placa igual a 0,6150 W/m°C, calcule:
a espessura da camada limite hidrodinâmica; (Resp.: 5,65.10-3 m)
a espessura camada limite térmica. (Resp.: 3,2.10-3 m)
Uma placa plana de alumínio ( k = 175 Kcal/h.m.°C ) de resistência térmica desprezível tem 74 aletas retangulares de 1,5 mm de espessura e 12 mm de altura. O lado com aletas está em contato com ar a 40 °C e coeficiente de película 25 Kcal/h.m².°C. Sendo a temperatura da superfície da placa 150°C, calcule para uma placa quadrada de 1m de lado:
O fluxo de calor sobre a placa sem as aletas; (Resp.: 2750 kcal/h)
O fluxo de calor sobre a placa com as aletas; (Resp.: 7280 kcal/h)
O aumento percentual ocorrido no fluxo de calor devido à adição das aletas; (Resp.: 164,7%)
Um tubo de diâmetro 2" e 1,2 m de comprimento transporta um fluido a 150 °C. Para facilitar a troca de calor com o ar ambiente foi sugerido o aletamento do tubo, com 20 aletas longitudinais de 2 mm de espessura e 19 mm de altura. O tubo e as aletas de aço tem coeficiente de condutividade térmica igual a 40 kcal/h.m.°C. O ar ambiente está a 28°C, com coeficiente de película 15 kcal/h.m².°C. Considerando que a temperatura da superfície do tubo é a mesma do fluido que escoa internamente por ele, pede-se :
o calor transferido por convecção pelo tubo sem as aletas; (Resp.: 350,5 kcal/h)
o calor transferido por convecção pelo tubo aletado; (Resp.: 1860,8 kcal/h)
O aumento percentual ocorrido no fluxo de calor devido à adição das aletas; (Resp.: 430,9%)
Numa indústria deseja-se projetar um dissipador de calor para elementos transistores em um local onde o coeficiente de película é 3 Kcal/h.m².°C. A base do dissipador será uma placa plana, de 10 x 10 cm, sobre a qual estarão dispostas 8 aletas, de seção transversal retangular, com espaçamento constante, de 2 mm de espessura e 40 mm de altura. Sob a placa deve ser mantida uma temperatura de 80°C, com temperatura ambiente de 30°C. Considerando a condutividade térmica das aletas igual a 35 Kcal/h.m.°C, pede-se :
a) a eficiência da aleta; (Resp.: 0,956)
b) calor dissipado pela placa aletada; (Resp.: 10,44 kcal/h)
c) razão percentual entre os fluxos de calor dissipado pelas aletas e o total. (Resp.: 596%)