Lista de Exercicios 02_transf calor

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Transmissão e Transferência de calor - Lista de Exercícios 02 
Questão 01: Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de comprimento, 6 m 
de largura e 3 m de altura a 22 ºC. As paredes da sala, de 25 cm de espessura, são feitas de tijolos com 
condutividade térmica de 0,14 Kcal/h.m.ºC e a área das janelas podem ser consideradas desprezíveis. A 
face externa das paredes pode estar até a 40 ºC em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo 
piso e pelo teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador (em HP). 
OBS : 1 HP = 641,2 Kcal/h. 
 
Questão 02: As superfícies internas de um grande edifício são mantidas a 20 ºC, enquanto que a 
temperatura na superfície externa é – 20 ºC. As paredes medem 25 cm de espessura, e foram construidas 
com tijolos de condutividade térmica de 0,6 kcal/h.m.ºC. 
Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de superfície por hora. 
Sabendo-se que a área total do edifício é 1000 m2 e que o poder calorífico do carvão é de 5500 kcal/Kg, 
determinar a quantidade de carvão a ser utilizada em um sistema de aquecimento durante um período de 
10 h. Supor o rendimento do sistema de aquecimento igual a 50%. 
 
Questão 03: Uma parede de um forno é constituída de duas camadas: 0,20 m de tijolo refratário (k = 1,2 
kcal/h.m.ºC) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m.ºC). A temperatura da superfície interna do 
refratário é 1675ºC e a temperatura da superfície externa do isolante é 145 ºC. Desprezando a resistência 
térmica das juntas de argamassa, calcule: 
o calor perdido por unidade de tempo e por m2 de parede; 
a temperatura da interface refratário/isolante. 
 
 
Questão 04: Um tubo de aço (k=22 Btu/h.ft.ºF) de 1/2" de espessura e 10" de diâmetro externo são utilizados 
para conduzir ar aquecido. O tubo é isolado com 2 camadas de materiais isolantes: a primeira de isolante 
de alta temperatura (k=0,051 Btu/h.ft.ºF) com espessura de 1" e a segunda com isolante à base de magnésia 
(k=0,032 Btu/h.ft.ºF) também com espessura de 1". Sabendo que estando a temperatura da superfície 
interna do tubo a 1000 ºF a temperatura da superfície externa do segundo isolante fica em 32 ºF, pede-se: 
Determine o fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo 
Determine a temperatura da interface entre os dois isolantes 
Compare os fluxos de calor se houver uma troca de posicionamento dos dois isolantes 
 
 
 
Questão 05: Um tanque de aço (k = 40 Kcal/h.m.ºC), de formato esférico e raio interno de 0,5 m e espessura 
de 5 mm, é isolado com 1½" de lã de rocha (k = 0,04 Kcal/h.m.ºC). A temperatura da face interna do tanque 
é 220 ºC e a da face externa do isolante é 30 ºC. Após alguns anos de utilização, a lã de rocha foi substituída 
por outro isolante, também de 1½" de espessura, tendo sido notado então um aumento de 10% no calor 
perdido para o ambiente ( mantiveram-se as demais condições ). Determinar: 
fluxo de calor pelo tanque isolado com lã de rocha; 
o coeficiente de condutividade térmica do novo isolante; 
qual deveria ser a espessura ( em polegadas ) do novo isolante para que se tenha o mesmo fluxo de calor 
que era trocado com a lã de rocha. 
 
 
 
Questão 06: Um tanque de oxigênio líquido tem diâmetro de 1,20 m, um comprimento de 6 m e as 
extremidades hemisféricas. O ponto de ebulição do oxigênio é -182,8 ºC. Procura-se um isolante térmico 
que reduza a taxa de evaporação em regime permanente a não mais que 10 Kg/h. O calor de vaporização 
do oxigênio é 51,82 Kcal/Kg. Sabendo que a temperatura ambiente varia entre 15 ºC (inverno) e 40 ºC 
(verão) e que a espessura do isolante não deve ultrapassar 75 mm, qual deverá ser a condutividade térmica 
do isolante? (Obs: não considerar as resistências devido à convecção).