ATIVIDADE TRANSCAL

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Questão 1 - [3,0 Pontos] Um tubo de cobre é utilizado para realimentar um compressor de um ciclo de 
refrigeração. Para tanto, sabe-se que na entrada do compressor apenas deverá existir R134a como vapor 
saturado seco. Para garantir uma maior troca de calor entre o refrigerante (R134a) e o fluido um engenheiro 
propõem a instalação de material isolante nas paredes deste tubo. O tubo de cobre fica em um ambiente 
confinado (𝑇∞ = 25°C) que troca calor apenas por convecção desenvolvendo um coeficiente 30 W/m²K. 
 
[a] [1,0 Pontos] Desprezando as trocas de calor por radiação, considerando regime permanente e que a 
condutividade térmica do material isolante disponível é de 0,6 W/mK. Você recomenda a instalação do isolante 
(lembre-se o objetivo é transferir a máxima quantidade de calor possível)? Se sim qual é a espessura isolante 
que deverá envolver a tubulação de cobre que possui diâmetro de 10 mm. [responder sim ou não sem 
justificativa anula esta questão] 
[b] [1,5 Pontos] A temperatura de escoamento do R134a é de -15°C (condição em que ocorre mudança de fase), 
entra com uma vazão em massa de 3,738 g/s condição correspondente a líquido saturado. Determine qual é a 
razão entre líquido e vapor do R134a na saída. Considere para esta condição que não foi instalada a camada 
de isolante. O comprimento do tubo de 10 m e o diâmetro é de 10 mm. 
De uma tabela de termodinâmica. 
Fluido Psat [kPa] T [°C] hL [kJ/kg] hV [kJ/kg] hfg [kJ/kg] 
R134A 377,5 -15 178,1 379,8 201,7 
 
 
Questão 2 - [4,0 Pontos] Em um reator nuclear utiliza-se esferas de 
urânio como combustível nuclear. A esfera é oca (k = 20 W/mK) e em 
sua região interna existe a presença de gases (kG = 1 W/mK). Após 
queima parcial de material nuclear a esfera é removida do núcleo do 
reator, entretanto, por conta do decaimento dos produtos de fissão a 
esfera continua constantemente emitindo calor para o ambiente. 
Considere que na região onde os gases estão aprisionados há geração 
de calor homogênea de valor igual a 2 × 106 𝑊/𝑚3 e que na esfera oca 
há geração de calor não homogênea e possui função: 
�̇�𝐺2 =
2 × 103
𝑟2
[
𝑊
𝑚³
] 
sendo, r uma coordenada que varia de 3 cm a 6 cm, respectivamente 
raio interno e raio externo. 
Supondo transferência de calor radial e regime permanente. Determine: 
[a] [1,0 Ponto] A taxa de transferência de calor dos gases para esfera; 
[b] [3,0 Pontos] A taxa de transferência de calor total gerada pela esfera oca; 
Considerar: (i) transferência de calor unidimensional apenas com a direção radial e (ii) regime permanente. 
 
 
Questão 3 - [3,0 Pontos] Um bocal incide um 
jato de ar em um experimento. O objetivo deste 
experimento é a determinação do coeficiente 
de transferência de calor por convecção entre 
uma superfície e o fluido. Para tanto foi 
utilizada uma resistência elétrica que na 
condição deste experimento dissipa um fluxo 
constante de calor de 56250 W/m². A 
temperatura em qualquer ponto deste meio 
onde a resistência está imersa é de 152,3 °C 
(T0). A temperatura do ar que incide sobre a 
placa e das vizinhanças nos entornos é de 20 °C. 
Sabendo que a placa superior possui espessura 
de 5 milímetros e condutividade térmica de 55 W/mK. Determine: 
[a] [1,0 Ponto] A temperatura da superfície do chip; 
[b] [2,0 Pontos] O coeficiente de transferência de calor por convecção entre o jato e a placa. 
OBS. Considere transferência de calor unidimensional, regime permanente, considere que exista uma resistência 
de contato entre a resistência elétrica e a placa superior de valor igual a 0,0016 m²K/W e emissividade da 
superfície da placa igual a 0,95.