Lista 1 - FT2

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciências Agrárias 
Departamento de Engenharia de Alimentos 
Fenômenos de Transporte na Indústria de Alimentos II 
Prof.: Ítalo Waldimiro 
Lista de exercícios 1 
1. Uma área de uma parede composta com as dimensões apresentadas abaixo apresenta 
temperaturas uniformes de 200 °C e 50 °C nas superfícies da esq uerda e da direita, 
respectivamente. Se as condutividades térmicas dos materiais da parede forem: kA = 
70 W/mK, kB = 60 W/mK, kC = 40 W/mK, e kD = 20 W/mK, determine a taxa de calor 
por área da parede e a temperatura nas interfaces. 
 
2. Considere uma janela de vidro de 0,8 m de altura, 1,5 m de largura, espessura de 8 
mm e uma condutividade térmica de k = 0,78 W/m.K. Determine a taxa de 
transferência de calor permanente através desta janela de vidro e a temperatura de sua 
superfície interna para um dia em que a sala seja mantida em 20 °C, enquanto a 
temperatura no exterior é de -10 °C. Considere os coeficientes de transferência do 
calor sobre as superfícies interna e externa da janela iguais a h1 = 10 W/m
2°C e h2 = 
40 W/m2°C, que incluem os efeitos da radiação. 
 
3. Uma parede de 3 m de altura e de 5 m de largura consiste de tijolos (k = 0, 72 W/m . 
°C) horizontais de 16 em x 22 cm de secção transversal, separados por camadas de 
gesso (k = 0,22 W/m.°C) de 3 em de espessura. Existem, ainda gesso de 2 cm de 
espessura de cada lado do tijolo e uma camada de 3 em de espessura de espuma rígida 
(k = 0,026 W/m.°C) na face interna da parede, como mostrado na figura abaixo. As 
temperaturas interna e externa são de 20 °C e -10 °C, respectivamente, e os 
coeficientes de transferência de calor por convecção dos lados interno e externo são 
h1 = 10 W/m
2.°C e h2 = 25 W/m
2.°C, respectivamente. Assumindo uma transferência 
de calor unidimensional e ignorando a radiação, determinar a taxa de transferência de 
calor através da parede. 
 
 
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4. A parede de uma geladeira é construída de isolante de fibra de vidro (k = 0,035 
W/m.°C) alocado entre duas camadas de 1 mm de espessura de placa de metal (k = 
15,1 W/m.°C). O espaço refrigerado é mantido a 3° C e os coeficientes médios de 
transferência de calor nas superfícies interna e externa da parede são 4 W/m2.°C e 9 
W/m2.°C, respectivamente. A temperatura média da cozinha é de aproximadamente 
25 °C. Observa-se que ocorre condensação sobre a superfície externa da geladeira 
quando a temperatura da superfície externa cai para 20 °C. Determine a espessura 
mínima de isolamento de fibra de vidro que deve ser utilizado na parede, a fim de 
evitar a condensação na superfície externa. 
 
 
5. O cozimento rápido e eficiente nos fornos de micro-ondas fez deles um dos principais 
aparelhos em cozinhas modernas. Discuta os mecanismos de transferência de calor 
associados com o cozimento de um frango em fornos de micro-ondas e forno 
convencional, e explicar por que cozinhar em forno de micro-ondas é mais eficiente. 
 
 
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6. *Considere uma parede de um forno industrial constituída por duas camadas: material 
tipo A (espessura aproximada de 25 cm e condutividade térmica de 1,279 W/m°C) e 
material tipo B (espessura aproximada de 15 cm e condutividade térmica de 0,275 
W/m°C). No interior do forno, a temperatura ar é de aproximadamente 500 °C, e a 
temperatura ambiente (externa ao forno) é de aproximadamente 25 °C. Considere o 
coeficiente de convecção interno de 67 W/m2°C e o interno de 14 W/m2°C. 
Esquematize a parede do forno através da abordagem de resistências térmicas, e 
determine o fluxo de calor na parede do forno e as temperaturas entre as camadas de 
tijolos A/B, na superfície interna e externa do forno. 
 
 
7. *Durante uma aula de FT2, um aluno de um curso de Engenharia de Alimentos, 
cansado de sentir muito frio durante a noite em sua casa, teve a ideia de revestir todas 
as paredes internas de seu quarto com uma camada grossa de um determinado papel 
de parede. A figura a seguir apresenta os dados coletados pelo aluno para mensurar o 
fluxo de calor em uma das paredes em questão. 
 
Considere os dados apresentados de espessura da parede, espessura da camada de 
papel, condutividade térmica (k) do papel e da parede e coeficiente de troca 
térmica por convecção (h) para os ambientes interno e externo. Determine a razão 
do fluxo de calor na parede antes e depois de utilizar a camada grossa de papel. 
OBS: Considerando as condições climáticas, podemos concluir que certamente 
não é um aluno cearense! 
 
8. *Considere uma parede de 5 m de altura, 8 m de comprimento e 0,22 m de espessura 
cuja seção transversal representativa é mostrada na figura. As condutividades 
térmicas dos vários materiais utilizados, em W/m °C, são kA = kF = 2, kB = 8, kC = 20, 
kD = 15 e kE = 35. As superfícies esquerda e direta das paredes são mantidas em 
temperatura uniformes de 300 °C e 100 °C, respectivamente. Assumindo que a 
transferência de calor através da parede é unidimensional, determine (a) a taxa de 
transferência de calor através da parede; (b) a temperatura no ponto em que as seções 
B, D e E se encontram e (c) a queda de temperatura através da seção F. 
 
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