Exercícios de Transferência de Calor

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Transferência de Calor – 4ª Lista de exercícios 
 
Professor: João Felipe Bassane 
 
 
1. A transferência de calor em um reator de formato cilíndrico deve ser elevada em 10% 
através da colocação de aletas de aço ( 𝑘 = 40 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚 ∙ °𝐶 ). Dispõe-se de aletas pino de 
seção circular com 5 mm de diâmetro e 25 mm de comprimento. O reator, que tem 2 m de 
altura e 50 cm de diâmetro, trabalha a 250 °C e está localizado em um local onde a 
temperatura é 25 °C e o coeficiente de convecção é 12 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚2 ∙ °𝐶. Calcular o número de 
aletas necessárias. Dica: Para o cálculo do número de aletas é mais conveniente utilizar a 
equação 𝑞𝑡 = ℎ𝐴𝑡 1 −
𝑁𝐴𝑎
𝐴𝑡
 1 − 𝜂𝑎 𝜃𝑏 na seguinte forma: 
𝑞𝑡 = 𝑁𝜂𝑎ℎ𝐴𝑎𝜃𝑏 + ℎ𝐴𝑏𝜃𝑏 
 
 
 
 
2. Numa indústria deseja-se projetar um dissipador de calor para elementos transistores em 
um local onde o coeficiente de convecção 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 com espaçamento 
constante, de seção transversal retangular, de 2 mm de espessura e 40 mm de comprimento. 
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; 
b) o calor dissipado pela placa aletada. 
 
3. Um tubo horizontal de diâmetro externo igual a 80 mm apresenta uma temperatura de 90°C 
em sua superfície externa. O tubo tem 3 m de comprimento e está mergulhado num tanque 
de água a 20°C, com coeficiente de convecção igual a 150 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚2 ∙ °𝐶. O tubo deve ter 
1,5 aletas por centímetro de tubo. As aletas circulares são feitas de chapa de aço (𝑘 =
45 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚 ∙ °𝐶), de 2 mm de espessura e 50 mm de comprimento. Pede-se: 
a) a taxa de calor pelo tubo, sem aletas; 
b) a eficiência da aleta; 
c) a taxa de calor pelo tubo aletado. 
 
4. Um tubo horizontal de aço (𝑘 = 60 𝑊/𝑚 ∙ 𝐾 ) de diâmetro externo igual a 80 mm e 
espessura de 5 mm apresenta um fluido a 180°C escoando em seu interior com um 
coeficiente de convecção igual a 80 𝑊/𝑚2 ∙ 𝐾. O tubo tem 2 m de comprimento e está num 
ambiente cujo ar está a 22°C, com coeficiente de convecção igual a 10 𝑊/𝑚2 ∙ 𝐾. O tubo 
possui aletas circulares que são feitas de alumínio (𝑘 = 180 𝑊/𝑚 ∙ 𝐾), de 3 mm de espessura, 
40 mm de comprimento e espaçadas de 1 em 1 cm. Calcule a taxa de taxa de calor dissipada 
pelo tubo. Obs: Considerar condição de convecção na extremidade da aleta. 
 
5. Uma placa plana de alumínio (k = 175 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚 ∙ °𝐶 ) está a uma temperatura de 150°C e 
possui aletas longitudinais retangulares de 2 mm de espessura e 15 mm de comprimento, 
espaçadas entre si de 6 mm, ocupando todo o comprimento da placa. O ar ambiente está a 
30°C e coeficiente de convecção h = 25 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ ∙ 𝑚2 ∙ °𝐶. Calcule: 
a) a taxa de calor da placa sem aletas; 
b) a taxa de calor da placa aletada. 
 
 
 
 
 
GABARITO 
 
1. 𝑁 = 851 𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎𝑠 
2. a) 95,37% 
b) 10,64 kcal/h 
3. a) 7916,8 kcal/h 
b) 28% 
c) 61081,44 kcal/h 
4. 2832,5 W 
 
5. a) 3600 kcal/h 
b) 16927 kcal/h