1° Lista de Exercícios - Transferência de Cal

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Universidade do Estado de Minas Gerais - UEMG
Engenharia Metalúrgica - Prof. Nayara Neres
Transferência de calor aplicada à metalurgia – 1ª Lista de Exercícios (data de entrega: 11/08/2020)
1) Uma superfície de área 0,5 m2, emissividade 0,8 e temperatura 150 °C é colocada em uma câmara grande e vazia cujas paredes são mantidas a 25 °C. Qual a taxa na qual a radiação é emitida pela superfície?
2) Uma placa de alumínio de 4 mm de espessura é montada em posição horizontal, e sua superfície inferior é bem isolada, conforme figura abaixo. Um fino revestimento especial é aplicado na superfície superior de tal forma que ela absorve 80% de qualquer radiação solar incidente, com emissividade ε = 0,25. A densidade ρ e o calor específico cp do alumínio são 2700 kg/m3 e 900 J/kg.°C, respectivamente. 
a) Considere condições nas quais a placa se encontra a uma temperatura de 25°C e sua superfície superior é repentinamente exposta ao ar ambiente = 20°C e a radiação solar fornece um fluxo incidente de 900 W/m2. O coeficiente de transferência de entre a superfície e o ar é h = 20 W/m2.°C. Qual a taxa inicial da variação de temperatura da placa? Nota: Considere a radiação da vizinhança desprezível. b) Qual será a temperatura de equilíbrio da placa quando as condições de regime estacionário forem alcançadas?
	
3) Um forno é constituído por duas paredes de aço com 2 mm intercaladas por uma parede (placa) de cobre com 3 mm de espessura. A condutividade térmica do aço utilizada é igual a 17 W.m-1.K-1 e do cobre é igual a 372 W. m-1.K-1. A parede mais interna de aço está a 300 °C e a região mais externa da outra placa de aço está a 80 °C. Determine a diferença de temperatura a que está submetida a placa de cobre.
	
4) O coeficiente de transferência de calor por convecção natural sobre uma placa vertical suspensa no ar pode ser avaliado através da determinação da variação da temperatura da placa em função do tempo, à medida que ela esfria. Assumindo que a temperatura no interior da placa seja uniforme e que a radiação seja desprezível, avalie o coeficiente de transferência de calor no instante em que a temperatura da placa é 225°C e que a sua taxa de variação de temperatura (dT/dt) é de -0,022 K/s. A temperatura do ar é 25°C. A placa tem altura e largura de 0,3 m e sua espessura é de 1 mm. A massa da placa é 3,75 kg e o seu calor específico é 2770 J/kg.K.
5) Na laminação a quente, placas de aço têm a sua espessura reduzida pela passagem através de rolos. O aço na forma de tiras sai da última série de rolos e é resfriado à medida que se desloca até o ponto onde é bobinado. O resfriamento da tira é feito em diversas etapas, incluindo resfriamento com jatos de água. Para a produção de tiras de aço (densidade = 7800 kg/m3, calor específico = 950 J/kg.K), as condições de operação do processo correspondem a uma temperatura de saída dos rolos de laminação de 1000°C, temperatura da água nos jatos de 25°C, e uma velocidade de deslocamento da tira de 12 m/s. A largura e a espessura das tiras são, respectivamente, 1,8 m e 2 mm. Qual a taxa média com que o calor deve ser extraído da tira para que a sua temperatura, ao ser bobinada, seja de 500°C. A extensão da linha de resfriamento é de 100 m.