estudo dirigido -Exercicios Fenomenos de Transportes

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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ 
Lista de Exercícios (valor 3.0 pontos) – Entrega até dia 14/04/2021 
 
Professor. Cícero Barbosa dos Santos 
 
1) Uma parede de tijolo de alvenaria, possui uma espessura de 16cm e pode-se supor que k seja constante e igual a 
0,4w/mC. A temperatura interna da parede é de 18C e a externa de 30C. Neste caso qual é o fluxo de calor 
em w/m2 transmitido em uma hora, e qual o tempo a 11cm da face que está a 10C. 
 
2) Se, no problema 1 a parede estiver uma espessura de 32cm, qual será o fluxo de calor em w/m2, e de quanto 
diminuiu o fluxo. 
 
3) Um equipamento “No-break” está instalado num gabinete de chapas de aço carbono (C-0,5%). A espessura da 
chapa é de 2 mm e a face interna está a 56ºC e a face externa está a temperatura ambiente mais 6ºC 
(Tamb=21ºC). Qual é o fluxo de calor deste gabinete ao ambiente se as paredes externas (menos o piso) tem 3,2 
m2. Qual é a dissipação térmica em uma hora. 
 
4) A superfície externa de uma parede de concreto com espessura de 0,2 m é mantida a uma temperatura de -5 °C, 
enquanto a superfície interna é mantida a 20 °C. A condutividade térmica do concreto é de 1,2 W/mK. 
Determine a perda de calor através de uma parede de 10 m de comprimento por 3,0 m de altura. 
 
5) Um armazém deve ser projetado para manter resfriados os alimentos perecíveis antes de seu transporte para a 
mercearia. Ele tem uma área de superfície efetiva de 1860 m2 exposta à temperatura ambiente de 32 °C. O 
isolamento da parede do armazém (k=0,17 W/mK) apresenta espessura de 75 mm. Determine a taxa em que o 
calor deve ser removido para manter o alimento a 4 °C. 
 
6) O calor é transferido a uma taxa de 0,1 kW por um isolamento de lã de vidro (k=0,036 W/mK), com espessura 
de 5,0 cm e área de 2,0 m2 . Se a superfície quente estiver a 70 °C, determine a temperatura da superfície fria. 
 
7) . A parede de um forno é constituída de três camadas: uma camada interna de 0,20 m de tijolo refratário (k=1,28 
W/mK), uma camada de lã de rocha (k=0,035 W/mK) de 5,0 cm, e uma camada externa de 0,13 m de tijolo 
comum (k = 0,69 W/mK). A temperatura da superfície interna do forno é 1700°C e a temperatura da superfície 
externa é 35°C. Considerando apenas os materiais dados, calcule o fluxo de calor por m2 de parede em watts e a 
temperatura da interface entre a lã de rocha e a parede externa. Utilize a analogia com a Lei de Ohm. 
 
8) A parede externa de uma casa é composta por uma camada de 20 cm de espessura de tijolo comum (k = 0,69 
W/mK)e uma camada de 5 cm de gesso (k=0,31 W/mK). A temperatura externa é de 35 °C e a face interna deve 
ser mantida a 20 °C. Deseja-se diminuir o fluxo de calor por unidade de área em 80% adicionando uma camada 
de lã de rocha (k=0,035 W/mK). Calcule a espessura dessa camada. 
 
9) Uma divisória de 3,0 m de largura é feita de madeira (k=0,16 W/mK) com 2,0 cm de espessura até uma altura 
de 1,1 metro. A seguir, há uma janela fixa feita de vidro temperado (k=0,72 W/mK) de 1,0 cm de espessura e 
0,9 metros de altura. A partir daí até o teto, há um fechamento de gesso (k=0,31 W/mK) de 3,0 cm de 0,5 m de 
altura. A sala é mantida a uma temperatura de 23°C e o ambiente externo tem uma temperatura de 35°C. 
Calcule o fluxo de calor por essa parede usando a analogia com a Lei de Ohm. 
 
10) Calcule o fluxo de calor no sistema abaixo. A temperatura no lado A é de 80°C e no lado B é de 10°C. A 
largura da parede é de 1,0 m, e as dimensões do desenho são em cm. Os valores de k são: 
 
 
 
 
 
11) Uma tubulação de cobre, de 3 cm de diâmetro externo e 1,5 de diâmetro interno, conduz refrigerante R-22 a 
uma temperatura de -5°C. A temperatura do ambiente em que se encontra a tubulação é de 28°C. (a) quanto 
calor é absorvido pelo refrigerante em 5 metros de tubo? (b) utilizando um isolamento de lã de vidro, de 1 cm 
de espessura, de quanto será o valor do calor absorvido? 
 
12) Um tubo de aço de 7,25 cm de diâmetro externo é coberto com 6,0 mm de amianto (k=0,166 W/m.°C) seguido 
de uma camada de 2,5 cm de fibra de vidro (k = 0,048 W/m.°C). A temperatura da parede externa do tubo é 315 
°C, e a temperatura externa do isolamento é de 38°C. Calcule a temperatura da interface entre o amianto e a 
fibra de vidro. 
 
13) Um tubo de aço de 88,9 mm de diâmetro e 5,49 mm de espessura, é utilizado para a distribuição de vapor em 
uma indústria. O vapor passa no interior do tubo a uma temperatura de 300°C (que pode ser considerado igual à 
temperatura da parede interna do tubo). (a) calcule quanto de calor é perdido, por metro linear de tubo, se a 
temperatura da parede externa do tubo é de 45°C; (b) se a tubulação tem um total de 100 metros de tubo, calcule 
a perda total de calor; (c) utilizando-se mantas de amianto corrugado, com 2,5 cm de espessura, para o 
isolamento, de quanto seria reduzida a perda de calor? (d) desejando-se reduzir a perda de calor do tubo a 10% 
do valor original, utilizando poliuretano (k = 0,024 W/m.°C), de quanto seria a espessura do isolamento 
necessária? (e) desejando-se reduzir a perda de calor do tubo para, no máximo, 500 W/m, utilizando blocos de 
lã mineral (k = 0,07 W/m.°C), de quanto seria a espessura do isolamento necessária? 
 
14) Um tubo de cobre, de 3,81cm de diâmetro externo e 4mm de espessura, conduz vapor superaquecido de R-12 a 
uma temperatura de -20 °C aproximadamente, e para alcançar o compressor tem de passar por uma sala, onde a 
temperatura ambiente é de 24°C. O tubo percorre cerca de 2,5 m dentro da sala. O tubo é envolto por um 
isolamento duplo, formado por uma camada de 10 mm de espessura de lã de vidro (k = 0,038 W/m.K) envolta 
por isotubo de poliestireno (k = 0,029 W/m.K) de 30 mm de espessura. Qual o ganho de calor total do 
refrigerante ao passar pela sala? Obs.: Considere a temperatura da superfície externa do conjunto igual à 
temperatura ambiente, e a temperatura da parede interna do tubo de latão pode ser considerada igual à 
temperatura do R-12 
 
15) Um reservatório esférico destinado a encerrar oxigênio líquido, tem raio interno igual a 1,5 m e é feito de vidro 
com espessura igual a 0,03 m ( k = 0,6 kcal/h.m.oC ). O reservatório é revestido externamente por uma camada 
de lã de vidro de espessura igual a 0,35 m (k = 0,03 kcal/h.m.oC ). A temperatura na face interna do vidro é -
180 oC e na face externa do isolamento é 10oC. Calcular: a) fluxo de calor através da parede e b) temperatura 
na interface vidro/isolante.