Lista 4 - Fenomenos de transporte 2 Transferência de calor

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Universidade Federal de São Carlos – Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia – 
Departamento de Engenharia Química 
 
102091-C - Fenômenos de Transporte 2 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 4 (Regime transiente 1) 
 
1- Determine o tempo necessário para que uma esfera de aço doce de 1,3 cm de diâmetro resfrie 
desde 500°C até 90°C quando exposta a uma corrente de ar a 25°C, com h=110 W/(m2.K). 
Dados: αaço=1,19x10-5. m2/s 
2- Uma esfera de alumínio pesando 5,5Kg e inicialmente a 290°C é subitamente imersa num 
fluído a 15°C. O coeficiente de transferência de calor por convecção é 58W/m2. °C.Usando o 
método da análise concentrada, calcule o tempo necessário para resfriar o alumínio até 90°C 
(consulte uma tabela de propriedades físicas para as propriedades do alumínio). 
3- Um assado de 2,3 kg e formato cilíndrico, com diâmetro de aproximadamente 20 cm, 
inicialmente a 20°C, é colocado num forno a 180°C.Admitindo que as propriedades térmicas do 
assado sejam aproximadamente iguais ás da água (verifique em uma tabela) e que o coeficiente 
de transferência de calor por convecção seja 14,0 W/(m2.°C), estime o tempo necessário para 
que o centro do assado atinja a temperatura de 90°C. 
4- Uma parede grossa de concreto a temperatura uniforme de 54°C é repentinamente submetida 
a uma corrente de ar a 10°C. O coeficiente de transferência de calor é 2,6 W/(m2.°C). Calcule a 
temperatura numa profundidade de 7 cm, depois de 30 min. 
5- Uma esfera de aço de 10 cm de diâmetro é subitamente imersa num tanque de óleo a 10°C. A 
temperatura inicial da esfera é 250°C; h = 280 W/(m2.°C). Em quanto tempo a temperatura do 
centro da esfera terá baixado para 150°C ? 
6- Um bloco muito grande de cobre está inicialmente á temperatura de 300°C. A temperatura da 
superfície é baixada para 35°C. Qual a temperatura numa profundidade de 7,5 cm, 4 min depois 
da variação da temperatura superficial? 
7- Em dias quentes de verão uma pista de concreto pode atingir uma temperatura de 55°C. 
Suponha que um jato de água seja mantido sobre a pista baixando subitamente a temperatura da 
superfície para 15°C. Quanto tempo será necessário para que um ponto situado a 5 cm de 
profundidade no concreto atinja a temperatura de 25°C? 
8- Uma barra longa de aço de secção 5 por 10 cm está inicialmente a uma temperatura uniforme 
de 250°C. A barra é repentinamente colocada num ambiente a 35°C. Admitindo um coeficiente 
de transferência de calor de 23 W/m2. °C, estime o tempo necessário para que a temperatura do 
centro atinja 90°C. 
9- Um cilindro de aço de 10 cm de diâmetro e 10 cm de comprimento está inicialmente a 250°C. 
O cilindro é imerso num banho de óleo mantido a 30°C, com h=280 W/m2. °C. Calcule: 
(a) temperatura do centro do sólido 2 min depois e 
(b)a temperatura do centro de uma das faces 2 min depois. 
10- Um cubo de alumínio de 10 cm de lado, inicialmente à temperatura de 350 °C, é imerso 
num fluido a 90°C. O coeficiente de transferência de calor é 1200 W/(m2.°C). Calcule a 
temperatura do centro de uma face 1 min depois. 
11- Um cilindro curto de concreto de 15 cm de diâmetro e 30 cm de comprimento está 
inicialmente a 25 °C. O cilindro é resfriado por um ambiente à temperatura de 0 °C. Calcule o 
tempo necessário para que a temperatura do centro atinja 6°C, se o coeficiente de transferência 
de calor é 17 W/(m2.°C).