Lista Exercícios 4_FT_2_2020

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
102091-ENPE C - Fenômenos de Transporte 2 (turmas A e B) 
Prof. Maria do Carmo Ferreira 
 
 
Lista 4 –Condução Unidimensional em Regime Permanente – 
Sistemas com Geração Energia Térmica (Proposta pela Thalyne) 
 
Questões e exercícios retirados do livro: Fundamentos de transferência de 
calor e massa, 7ªEd. 
 
Exercícios de conceitos 
 
1. É possível conseguir condições de regime estacionário em um cilindro 
ou esfera sólida na qual haja geração de calor e cuja superfície esteja 
perfeitamente isolada? Explique. 
 
2. Pode um material com geração de calor ser representado por uma 
resistência térmica e ser incluído em uma análise usando circuito? Se 
pode, por quê? Se não, por que não? 
 
3. De que modo uma parede plana de espessura 2L, com aquecimento 
volumétrico uniforme e condições convectivas equivalentes em 
ambas as superfícies, é similar a uma parede plana de espessura L, 
com o mesmo aquecimento volumétrico uniforme e as mesmas 
condições convectivas em uma superfície, mas com a superfície 
oposta isolada termicamente? 
 
 
 
 
 
Problemas 
 
1. Grandes fardos cilíndricos de feno, usados para alimentar o gado nos 
meses de inverno, têm diâmetro D=2 m e são armazenados encostados 
um a um de modo a formarem longos cilindros. Geração microbiológica 
de energia ocorre no feno e pode ser excessiva se o fazendeiro enfardar 
o feno em condições muito úmidas. Supondo que a condutividade 
térmica do feno no fardo seja k=0,04 W/(m.K), determine a temperatura 
máxima do feno, em estado estacionário, para o feno seco 
( ), para o feno levemente úmido ( ) e para o 
feno completamente molhado ( ). As condições do 
ambiente são: T = 0°C e h = 25 W/(m².K). 
 
2. Uma parede plana de espessura 2L e condutividade térmica k 
experimenta uma taxa volumétrica de geração uniforme. Como 
mostrado no esboço. No Caso 1 a superfície em x=–L é perfeitamente 
isolada, enquanto a outra superfície é mantida a uma temperatura 
constante e uniforme To. Para o Caso 2, uma fita dielétrica muito fina é 
inserida no plano central da parede (x=0) para isolar eletricamente as 
duas seções, A e B. A resistência térmica da fita é R”t= 0,0005 (m2.K)/W. 
Os parâmetros associados à parede são: k=50 W/(m.K), L=20 mm, = =5 
× 106 W/m3 e T0 = 50°C. 
(a) Obtenha a distribuição de temperaturas para o Caso 1 em regime 
estacionário; estime o valor da máxima temperatura nessa parede; 
(b) Avalie como a distribuição de temperaturas será alterada para o Caso 
2 e obtenha o valor da máxima temperatura para essa situação. 
 
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Esboço para o Problema 2 
 
 
 
3. A superfície exposta (x=0) de uma parede plana com espessura L e 
condutividade térmica k é submetida à radiação de micro-ondas, que 
causa um aquecimento volumétrico que varia segundo a equação: 
 
 
 
em que (W/m3) é uma constante. A fronteira em x=L está 
perfeitamente isolada, enquanto a superfície exposta é mantida a uma 
temperatura constante To. Determine a distribuição de temperaturas 
T(x) em termos de x, L, k, e To. 
 
Caso 1 Caso 2 Fita dielétrica fina,