fenômenos dos transportes

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FACULDADE ANHANGUERA DE JOINVILLE   
CURSO:​ ​Engenharia Mecânica 7ª Fase (  ) 8ª Fase (  )  
DISCIPLINA​:​  EXT 3723​  – Transferência de Calor  
PROFESSOR:​ Salvino Antonio da Silva Junior  
RA: ____________________________     DATA: 22/11/2014 
NOME DO ALUNO:_______________________________________________ 
 
NOTA: 
 
 
,     
 
PROVA SUBSTUTIVA 1º BIMESTRE DE 2014 
 
1ª Questão (2,0 pontos) 
Calcule o fluxo de calor na parede composta abaixo: 
 
Material  a  b  c  d  e  f  Coeficiente de 
película 
Forro  Ambiente 
K =kcal/h.m.​o​C  1,15  1,0  0,06  0,1  0,06  25  h=kcal/h.m​2  51  18 
 
Usando a analogia elétrica, o circuito equivalente à parede composta e para uma área 
de transferência de calor (A = 20 m​2​). 
Temperatura na parede interna 1500°C 
Temperatura na parede Externa 58°C 
a) Esquema elétrico.​ (0,5 pontos)   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Calculo do fluxo de calor (0,75 pontos) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) a temperatura no Forno e no Ambiente​ ​(0,75 pontos) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. 10 
 
 
2ª Questão (1,0 pontos) ENADE  
Após uma aula de transferência de calor, um estudante de engenharia, cansado de passar frio                             
em seu apartamento, decidiu que iria cobrir todas as paredes internas com uma camada                           
grossa de papel de parede. Para isso, avaliou os dados da figura a seguir. 
 
Considerando os valores de condutividade térmica indicados na figura, assim como as                       
espessuras da parede e do papel e os coeficientes estimados de convecção para os ambientes                             
interno e externo. 
a) Calcule o fluxo de calor Com o papel de parede?​ (0,7 pontos) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Calcule o fluxo de calor SEM o papel de parede?​ (0,3 pontos) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. 10 
 
 
3ª Questão (2,0 pontos)   
Transferência unidimensional de calor por condução, em regime estacionário e sem geração                       
interna de calor, ocorre nos sistema mostrado. A condutividade térmica do material é de 25                             
W/m.K, a espessura da parede é de 0,5 m. 
Determine as grandezas desconhecidas para cada caso mostrado na tabela esboce a                       
distribuição de temperatura, indicando a direção do fluxo térmico. 
 
Caso  T​1​ (K)  T​2​(K)  dt/dx (K/m)  q’ (W/m​2​) 
1  400  300     
2  373    ­250   
3  453    ­200   
4    268  ­160   
Cálculos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. 10 
 
 
 
4ª Questão (1,0 pontos) ENADE  
Uma das formas de aproveitamento da energia solar é a utilização de coletores solares para o                               
aquecimento do ar de secagem de grãos armazenados. A esse respeito, observe o esquema a                             
seguir. Em relação à temperatura e à umidade relativa do ar em cada ponto do sistema,                               
conclui­se que: 
(A) a temperatura vai crescendo de A para B, de B para C, de C para D e de D para E. 
(B) a umidade relativa do ar não se altera, embora ocorra variação de temperatura no                             
sistema. 
(C) a umidade relativa do ar em E é maior do que em C, enquanto a temperatura em E é                                       
menor do que em C. 
(D) a umidade relativa do ar vai reduzindo de A para B, de B para C, de C para D e de D para                                               
E. 
(E) a umidade relativa do ar em E é maior do que em C assim como a temperatura. 
 
4ª Questão (1,0 ponto) ENADE  
O Brasil vem alcançando destaque internacional devido à sua produção agropecuária e,                       
consequentemente, ao seu melhor posicionamento na competição dos mercados                 
internacionais. Tanto na produção de frangos para exportação, como na produção para o                         
mercado nacional, o confinamento tem sido a forma mais produtiva, embora várias ações                         
venham acontecendo no sentido de ​“humanizar” ​esta produção. Na avicultura, as instalações                       
representam papel fundamental, pois devem buscar a garantia de condições adequadas de                       
temperatura e umidade, evitando extremos e garantindo condições médias ideais para a                       
produção. Nesse sentido, vários cuidados devem ser tomados na construção e na operação dos                           
galpões. 
Quanto a esses cuidados, considere as afirmações abaixo. 
I ­ A ventilação natural e forçada permite o controle de temperatura e umidade nos galpões. 
II ­ Os sistemas de aquecimento complementar permitem manter a temperatura constante. 
III­O resfriamento através da irrigação tem o objetivo de manter a umidade relativa constante. 
IV­O posicionamento dos galpões no sentido leste – oeste visa a reduzir a incidência de luz                               
solar direta dentro dos galpões. 
Analisando essas afirmações, pode­se concluir que; 
 
(A) as afirmações I e III são corretas, pois permitem manter a umidade relativa constante nos                               
galpões. 
(B) as afirmações II e III não são corretas, pois é impossível manter condições constantes. 
(C) a ventilação natural e forçada é suficiente para controlar a temperatura e a umidade                             
relativa nos galpões. 
(D) o posicionamento Leste­Oeste visa somente à redução de custos na construção dos                         
galpões. 
(E)todas as afirmações estão relacionadas com as condições de temperatura e umidade dos                         
galpões. 
5. 10 
 
 
5ª Questão (1,5 pontos) 
Um reator em uma indústria trabalha a 600 ​o​C em um local onde a temperatura ambiente e  
27 ​o​C e o coeficiente de película externo e 40 Kcal/h. m2.oC. O reator foi construído de aço 
inox (ε = 0,06) com 2 m de diâmetro e 3 m de altura. Tendo em vista o alto fluxo de calor, 
deseja­se aplicar uma camada de isolante (k= 0,05 kcal/h m​o​C e ε = 0,65 ) para reduzir a 
transferência de calor a 10 % da atual. Desconsiderando as resistências térmicas que não 
podem ser calculadas, pede­se: 
a) O fluxo de calor antes da aplicação do isolamento;​ (0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) A parcela transferida por convecção apos o isolamento;​ (0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) A espessura do isolante a ser usada nas novas condições sabendo­se que a                         
temperatura externa do isolamento deve ser 62 ​o​C.​ (0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6ª Questão(1,5 ponto) 
Um tubo de aço ( k = 38 kcal/h.m.​o​C ) tem diâmetro externo de 3”, espessura de 0,4”, 180 m 
de comprimento e transporta amônia a  ­25 ​o​C (convecção na película interna desprezível). 
Para isolamento do tubo existem duas opções : isolamento de borracha (k = 0,15 kcal/h.m.​o​C) 
de 3” de espessura ou isolamento de isopor ( k = 0,29 kcal/h.m.oC ) de 3” de espessura.  Por 
razões de ordem técnica o máximo fluxo de calor não pode ultrapassar 8000 Kcal/h. Sabendo 
que a temperatura na face externa do isolamento é 30 ​o​C, pede­se : 
  
a) As resistências térmicas dos dois isolamentos;​ (0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Calcule o fluxo de calor para cada opção de isolante e diga qual isolamento deve ser usado; 
(0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Para o que não deve ser usado, calcule qual deveria ser a espessura mínimapara atender o 
limite.​ (0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORMULA BÁSICA 
 
                           
                       
 
               
Stefan­Boltzmann 
= 5,67 x 10​­8​ W/m​2 ​K​4  
​= 4,88 ​×​10​­8​ Kcal h​. m​2 ​K​4 
 
 
 
9. 10