lista 4- Aletas

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Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia 
Unidade 
Curricular: 
Transferência de calor e Massa Turma: 
Professor: Marlene Guevara dos Santos Ano/semestre:2021/2 Data: 
Aluno (a) 
 Lista de exercícios- condução em superfície estendida- Aletas. 
 
1) Um bastão de cobre puro, com 0,01m de diâmetro, tem uma de suas 
extremidades mantida a 120oC. A superfície do bastão está exposta ao ar 
ambiente a 25oC com um coeficiente de transferência de calor por convecção de 
110W/(m2K). Determinar : 
a) A temperatura em x=0,05m, admitindo comprimento infinito da aleta e a 
respectiva perda de calor no bastão. RESP: 80,14°C q=30,2W 
b) Estimar o comprimento que deve ter o bastão para que o calor transferido, 
considerando aleta com perda de calor desprezível na ponta, corresponda a 99% 
do calor transferido pela aleta de comprimento infinito. RESP: 0,243m 
 
2) Uma barra de aço com diâmetro D=2cm, comprimento L=25cm e 
condutividade térmica k=50W/(moC) está exposta ao ar ambiente a T∞=20oC com 
um coeficiente de transferência de calor h=64W/(m2oC). Se uma de suas 
extremidades for mantida a uma temperatura de 120oC, Determine: 
a) A temperatura em x=10cm e a perda de calor na barra considerando 
transferência de calor no topo. RESP: T=40,32°C q=25,1W 
b) A temperatura em x=10cm e a perda de calor na barra considerando 
transferência de calor desprezível no topo. RESP: T=40,34°C q=25,1W 
c) A temperatura em x=10cm e a perda de calor na barra considerando aleta 
muito longa RESP: T=40,18°C q=25,12W 
 
OBS: as respostas são muito próximas pois a aleta com 25 cm de comprimento 
já pode ser considerada infnita. O L para 99% do calor de aleta infinita é de 16,5 
cm. 
 
3) Uma parede de 5 cm de espessura de isolante térmico separa dois fluidos , 
óleo a 250°C com h de 40W/m2K e ar a 20°C com h de 10 W/m^2K, mantidos 
em temperaturas constantes. Um sistema de aletas atravessa essa parede 
estando com a base em contato direto com o óleo, e a outra extremidade se 
extende pelo ar de forma que tenha a máxima troca térmica possível. A aleta tem 
seção quadrada de 4 cm de lado e é confeccionada de um material com k de 
40W/mK. Determine o calor removido pela aleta e a temperatura no ponto onde 
a aleta sai para fora do isolamento. RESP: 12,21W e 58,17°C 
4) Um pequeno forno tem temperatura externa uniforme de 80°C, está apoiado 
em pernas de tubo aço K=43W/mK com 90 cm de comprimento de seção 
retangular de 4 cm externo e 1 cm de espessura de parede. O chão onde as 
pernas estão apoiadas está a 20°C e o ar a 15°C e h de 10W/m^2K. Calcule a 
taxa de transferência de calor por perna. 
RESP: 14,26W 
 
 
5) em uma placa mãe de computador há um chip que gera calor. Sobre este chip 
foi inserido um dissipador de calor aletado como na figura. O dissipador é de 
alumínio com condutividade térmica de 100W/mK e troca calor por convecção 
com ar dentro do gabinete do computador que está a 25°. O coeficiente de 
película é de 15W/m^2K. O dissipador é formado por 18 aletas e a área total não 
ocupada por aletas é de 288 mm^2 . Admita que a temperatura da ponta da aleta 
seja de 40°C determine: 
a) A área e o perímetro de cada aleta 
b) A temperatura da base da aleta RESP:40,81°C 
c) A quantidade de calor trocado por aleta RESP: 0,1567W 
d) A quantidade de calor trocada pela parte não aletada. RESP: 0,0683W 
OBS: Considerar desprezível o calor dissipado na ponta da aleta