JOSÉ CARLOS DA SILVA - LISTA DE EXERCICIOS B2 2020

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JOSÉ CARLOS DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 2020/1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATÉRIA: 
CURSO: ENGENHARIA MECÂ
PROFESSOR: 
 
 
 
JOSÉ CARLOS DA SILVA – RA 237991113541 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 2020/1 
2° BIMESTRE 
MATÉRIA: FENOMENOS DO TRANSPORTE 
 
CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA 
 
PROFESSOR: DANIEL SODRÉ 
 
SEMESTRE: 8 
SANTO ANDRÉ 
2020 
 
 
 
 
1. A parede de um trocador de calor consta de uma placa de 3/8” de 
polegada de espessura. Os coeficientes de película dos dois lados da placa são 
h1 = 480 e h2 = 1250 BTU/h ftºF., correspondendo as temperaturas do fluído TA = 
180 °F e TB = 90 °F respectivamente. Admitindo que a condutibilidade da parede 
é 220 BTU/h ftºF, calcule a temperatura dos dois lados da parede. 
 
 
 0,03215 
 
 0 – Fórmula para Calculo: 
 
 Q = _A (T1 – T2)__ 
1 + Δx + 1 
 h k h 
 
 
 1 – Calculo do Fluxo: 
 
 q =___1 x (180 – 90)__ 
 1 + 0,03125 + 1 
 480 220 1250 
 
 q ~ 29725,06 BTU/ h x ft2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 – Calculo do T1: 
 
 29725, 06 = (180 – T1) 
 1 
 480 
 
 29725,06 = 180 – T1 
 0,002083 
 
 61,927 = 180 – T1 
 
 T1 = 118ºC 
 
 
 
 3 – Por condução, cálculo do T2: 
 
 29725, 06 = 118 – T2 
 0,03125 
 220 
 
 29725,06 = 118 – T2 
 0,000142 
 
 4,2223 = 118 – T2 
 
 T2 = 113,77ºC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Abaixo a vista lateral da parede de um forno usado para tratamento 
térmico de aço ABNT1045. A parede da câmara interna do forno é feita de 
material refratário com condutibilidade térmica de 0,50 kcal/hm°C. Em seguida,um 
material isolante a base de fibra com condutibilidade térmica de 0,13 kcal/hm°C e 
por fora do forno, um revestimento em chapa de aço com condutibilidade térmica 
de 39,4 kcal/hm°C. 
Sabendo que a temperatura usada na têmpera do aço 1045 é 850°C e que a 
temperatura sentida na carcaça externa do forno é 100°C, determine: 
 
a) O fluxo de calor específico pelas paredes do forno. 
b) A temperatura nas interfaces. 
 
 
 0,0762 0,0508 0,00635 
 
 0 – Fórmula para Calculo: 
 
q = _A (T1 – T2)__ 
Δx + Δx + Δx 
 k k k 
 
 
 
 1 – Calculo do Fluxo: 
 
 q =_____1 x (850 – 100)_____ 
 0,0762 + 0,0508 + 0,00635 
 0,50 0,13 39,4 
 
 q = 1380,5 Kcal/ h 
 
TA 
TB 
0,50 0,13 39,4 
 
 2 – Calculo do TA: 
 
 1380,5 = 850 – TA 
 0,0762 
 0,50 
 
 1380,5 = 850 – TA 
 0,1524 
 
 210,38 = 850 – TA 
 
 TA = 639,6ºC 
 
 
 
 3 – Calculo do TB: 
 
 1380,5 = 639,6 – TB 
 0,0508 
 0,13 
 
 1380,5 = 639,6 – TB 
 0,3907 
 
 539,45 = 639,6 – TB 
 
 TB = 100ºC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. A Base de uma panela tem 5 mm de espessura e 200 mm de diâmetro. 
Esta pode ser feita de alumínio (k = 240 W/mK) ou cobre (k = 390 W/mK). Quando 
utilizada para ferver água, a superfície da base exposta à água encontra-se 
nominalmente a 110°C. Se o calor é transferido a partir do fogão para a panela a 
uma taxa de 600 W, qual a temperatura da superfície em contato com o fogão 
para cada um dos dois materiais? 
 
 
 
 1º Cálculo da área: 
 
 A = µ x 0,22 
 4 
 
 A = 0,03141 
 
 
 2º Cálculo no alumínio: 
 
 600 = 0,03141(T2 - 100) 
 0,005 
 240 
 
 600 = 0,03141 T2 – 3,141 
 0,0000208 
 
 0,0125 = 0,03141 T2 – 3,141 
 
 T2 = 100,39ºC 
 
 
 3º Cálculo no cobre: 
 
 600 = 0,03141(T2 - 100) 
 0,005 
 390 
 
 0,00769 = 0,03141 T2 – 3,141 
 
 T2 = 100,24ºC 
 
 
4. Determine a transmissão de calor por unidade de área da parede 
composta abaixo: 
kA = 100 BTU/h ft°F 
kB = 20 BTU/h ft°F 
kC = 33 BTU/h ft°F 
kD = 45 BTU/h ft°F 
Área de B = Área de C = 0,5 ft² 
 
 
 
 0,0833 0,25 0,166 
 
 
 1º Cálculo das Resistências: 
 
 A) Δx 
 K x A 
 
 0,0833 
 100 x 1 
 
 RA = 0,000833 
 
 
 B) Δx 
 K x B 
 
 0,25__ 
 20 x 0,5 
 
 RB = 0,025 
 
 
 
 
 
 
 
 
 C) Δx 
 K x C 
 
 0,25__ 
 33 x 0,5 
 
 RC = 0,01515 
 
 
 D) Δx 
 K x D 
 
 0,1666__ 
 45 x 1 
 
 RD = 0,0037 
 
 
 2º Cálculo das Equivalências: 
 
 1 + 1 
 R R 
 
 __1__ + ___1____ = 0,00943 
 0,025 0,01515 
 
 
 3º Cálculo do R Total: 
 
 0,000833 + 0,0037 + 0,00943 = RT 
 
 RT = 0,0139 
 
 
 4º Cálculo do Fluxo: 
 
 q = Δt 
 RT 
 
 q = (700 - 150) 
 0,0139 
 
 q = 39380,29 BTU/h x m 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Um condensador tem 5 metros de comprimento com tubos de 2,5 cm de 
diâmetro interno, 1mm de espessura cujo fluxo térmico é de 57.180 kCal/h. O 
vapor entra e se condensa a uma temperatura de 45°C passando peça superfície 
externa dos tubos. Por dentro destes tubos passa água cuja temperatura varia de 
20°C até 35°C. Calcular a quantidade de água necessária para condensar o vapor 
e em seguida o número de tubos que deve ser utilizado no condensador. A massa 
de vapor que se condensa é de 100kg/h. Dados: 
 
h1 = 25 kCal/hm²°C; h2 = 15 kCal/hm²°C; k = 60 kCal/hm°C 
 
 
 CALCULAR: 
 
 - “m” da Água; 
 
 - Nº de tubos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 OBS: Temos 5m de L e os Ø dos tubos, então buscamos a área! 
 
 Foi dado: Q = U x A x ΔtmL para os tubos (U – Calcular) 
 
 Q = m x c x Δt para a água 
 
 
 
 
 1º Cálculo da Quantidade de água: 
 
 Q = m x c x Δt 
 57180 = m x 1 (35 – 20) 
 m = 3812 Kg/h 
 
 
 
 
 
 2º Cálculo do Δtml: 
 
 
 
 10 
 25 
 
 
 
 
 
 
 
 Δtml = 25 – 10 
 Ln 25 
 10 
 
 Δtml = 16,37ºC 
 
 
 
 3º Cálculo do Coeficiente Global: 
 
 
 
 
 
 
 Esp . 1mm 
 Esp . 0,001mm 
 
 
 U = _____1______ 
 1 + 0,001 + 1 
 25 60 15 
 
 U = 9,37 Kcal/hm2ºC 
 
 
 
 4º Cálculo da Área: 
 
 Q = U x A x Δtml 
 
 57180 = 9,37 x A x 16,37 
 
 A = 372,7m2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
45º 45º 
20º 
35º 
20º 
15º 
 
 
 5º Cálculo do comprimento total e numero de tubos: 
 
 
 
 
 
 
 
 Retângulo: 
 
 A = L x L 
 A = µ x Ø x L 
 372,7 = µ x 0,027 x L 
 L = 4393,85 Metros 
 
 Como só tem espaço para 5m 
então (divide por 5) 
 
 4393,85 / 5 = 879 TUBOS 
27mm 
25mm 
372m2 PER