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Questão 1/10 - Transferência de Calor O coeficiente global de troca térmica é a medida da habilidade global de uma série de barreiras condutivas e convectivas para transferir calor. É comumente aplicado ao cálculo de transferência de calor em trocadores de calor, mas pode também ser aplicado no cálculo de conforto térmico e outras aplicações. A expressão geral usada para esses cálculos é semelhante à Lei de Newton do resfriamento: q=UAΔΔT =UA(T84 - T81) Em que: q = calor trocado envolvendo transferência por condução e por convecção de calor (W) U = coeficiente global de troca térmica (W/m2K) A = área da seção transversal ao sentido de fluxo de calor ?T = (T84 - T81) = variação global da temperatura entre a temperatura interna e a externa do volume de controle (K). Como observações gerais a respeito do coeficiente global de troca térmica, temos que: Nota: 0.0 A Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a elevados valores de U; A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos. B Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são elevados. Conforme Aula 04, Material de Leitura, pg.7: Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são elevados. C Fluidos com elevadas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos elevados, o que leva a baixos valores de U; A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos. D Fluidos com baixas condutividades térmicas possuem coeficientes convectivos baixos, o que leva a baixos valores de U; A condensação e a evaporação são processos bastante eficientes de troca térmica e, portanto, seus coeficientes globais são baixos. Questão 2/10 - Transferência de Calor Em um trocador de calor de tubos aletados de dois passes na carcaça e oito passes nos tubos, água passa nas tubulações, entrando a 27°C com uma vazão de 3,0kg/s. É sabido que a água é aquecida pela passagem de ar quente, que entra a 177°C, que a área de troca térmica é de 200 m2. Determinar a vazão do ar e sua temperatura de saída, para uma temperatura de saída da água de 87°C. Nota: 0.0 A mAR = 6,14 kg/s TSAR = 330K B mAR = 61,4 kg/s TSAR = 330K C mAR = 6,14 kg/s TSAR = 230K D mAR = 61,4 kg/s TSAR = 230K Questão 3/10 - Transferência de Calor Determine a carga térmica por insolação em um ambiente de trabalho, no período de setembro a novembro, sabendo que possui 150m2 de área de janelas, com insufilme cujo fator de redução fica entre 0,50 e 0,66. Considere que o ambiente ao longo do dia varia de SE para E para NE, com relação ao Sol. Nota: 0.0 A q = 56,895 kW B q = 56,895 W C q = 38,502 kW D q = 38,502 W Questão 4/10 - Transferência de Calor Trocadores de calor são equipamentos destinados a transferir calor de um fluido para outro, sendo que esses fluidos podem estar separados por uma parede sólida ou podem trocar calor diretamente entre si. São encontrados em várias funções na indústria e no cotidiano, tais como condicionadores de ar, refrigeradores, aquecedores, condensadores, evaporadores, secadores, torres de refrigeração, caldeiras e outros. Os trocadores podem ser classificados de acordo com o arranjo de escoamento e tipo de construção. Quanto ao tipo de escoamento, os trocadores podem ser: Nota: 0.0 A Paralelos, opostos e tubulares. B Paralelos, opostos e cruzados. Conforme Aula04, Material de Leitura, pg.09: Quanto ao tipo de escoamento, os trocadores podem ser: de correntes paralelas (os fluidos quente e frio escoam no mesmo sentido); de correntes opostas, contrárias ou de contracorrente (sentidos são opostos) ou, ainda, de correntes cruzadas (fluxos são perpendiculares). C Paralelos, opostos e helicoidais. D Paralelos, opostos e em feixe. Questão 5/10 - Transferência de Calor Sobre o corpo negro, temos que: 1. O corpo negro é o absorvedor ideal de radiação térmica, independentemente do comprimento de onda e de direção. 2. O corpo negro é o emissor ideal de radiação térmica a uma dada temperatura, para um comprimento de onda, independentemente da direção. 3. O corpo negro emite radiação térmica por difusão, ou seja, para o meio em todas as direções. Como o absorvedor e o emissor ideal, o corpo negro é adotado como um padrão para comparar as propriedades radiantes de superfícies reais, chamadas de corpos cinzentos. É importante notar que nenhuma superfície é um corpo negro. É o padrão de comparação para superfícies reais. É o absorvedor e emissor perfeito. Uma superfície real tem poder emissivo menor que o do corpo negro. A relação entre o poder emissivo real e o do corpo negro é a emissividade,εε . A emissividade varia de 0 (corpo branco) a 1 (corpo negro). Kirchhoff desenvolveu uma lei para a radiação, estabelecendo que: Nota: 0.0 A A absortividade de um material é igual à emissividade. Conforme Aula 05, Material de Leitura, pg 6: A lei de Kirchhoff para a radiação estabelece que a absortividade de um material é igual à emissividade. B A absortividade de um material é igual à condutibilidade. C A absortividade de um material é igual à refletividade. D A absortividade de um material é igual à resistividade. Questão 6/10 - Transferência de Calor O conforto térmico é um conceito subjetivo, determinado pelas condições de temperatura e umidade que proporcionam bem-estar aos seres humanos. Essa noção pode ser estendida, em ambientas de produção industrial, para os equipamentos e as instalações. Porém, o foco da noção de conforto térmico em termos de produção industrial é a resultante de temperatura e umidade que levarão às melhores condições de produtividade por parte dos funcionários. Em termos básicos, o conforto térmico trata da sensação de calor ou frio que sentimos. Essa sensação se deve a alguns fatores do ambiente de trabalho, como: Nota: 0.0 A Umidade relativa do ambiente, temperatura e movimento do ar, e temperatura superficial da pessoa. Conforme Material de Leitura da Aula 6, pg. 3: Essa sensação se deve a alguns fatores do ambiente de trabalho, como umidade relativa do ambiente, temperatura e movimento do ar, e temperatura superficial da pessoa. B Umidade relativa do ambiente, temperatura e movimento do ar, e idade da pessoa. C Iluminação do ambiente, temperatura e movimento do ar, e idade da pessoa. D Iluminação do ambiente, temperatura e movimento do ar, e temperatura superficial da pessoa. Questão 7/10 - Transferência de Calor Sabendo que um galpão possui iluminação artificial com lâmpadas fluorescentes com 20 conjuntos de duas lâmpadas de 1000 LUX cada, possui também 5 tornos CNC, cada um com motor de potência de 3CV e rendimento de 92%, mais um computador para comandos, com um funcionário em cada torno. Além destes, há mais dois funcionários de apoio, para pegar matéria prima aos tornos e levar o produto acabado para o setor de armazenamento e expedição, e um líder de produção, com 1 computador para o controle da produção. Neste galpão há 8 ventiladores de teto com motor de ½ CV e rendimento de 89%. Determinar a carga térmica devida a iluminação, equipamentos e pessoas. Considerar que cada computador dissipa 60W na forma de calor. Nota: 0.0 A q = 77,9444 W B q = 779,444 W Cq = 7794,44 W D q = 77944,4 W Questão 8/10 - Transferência de Calor Uma aleta circular de liga de bronze comercial é montada em um tubo aquecido de 2’’ de diâmetro externo. A aleta tem espessura constante de 0,4mm e um raio externo de 30 mm. Considerando que a temperatura da parede do tubo está a 227°C, determinar o calor perdido pela aleta, sabendo que o ar ambiente está a 27°C e tem h=24W/m2. Nota: 0.0 A q = 59,86 W B q = 598,6 W C q = 5986 W D q = 59860 W Questão 9/10 - Transferência de Calor Considere um sólido inicialmente a Tsuperfície > Tvizinhança, mas em torno do qual há vácuo . É intuitivo que o sólido perderá calor e, ao final da troca térmica, entrará em equilíbrio com a vizinhança. Esse resfriamento está associado a uma redução na energia interna armazenada pelo sólido e é uma consequência direta da emissão de radiação térmica pela sua superfície, sendo que essa superfície também absorverá radiação emitida por uma fonte próxima. Assim, a radiação térmica é definida como: Nota: 0.0 A A energia emitida pela matéria como resultado da sua temperatura e transportada por fótons ou ondas eletromagnéticas. Conforme Aula 5, Material de Leitura, página 4: A radiação térmica é a energia emitida pela matéria como resultado da sua temperatura. O mecanismo da emissão está relacionado à energia liberada pela oscilação dos elétrons presentes nas ligações que formam os materiais de engenharia. Essas oscilações estão ligadas à energia interna, ou, em termos mais simples, à temperatura. Portanto, a radiação é um fenômeno de superfície de toda a matéria. A natureza do transporte é por fótons ou ondas eletromagnéticas. B A energia emitida pela matéria como resultado da sua temperatura e transportada por mecanismos de choque entre elétrons e moléculas. C A energia emitida pela matéria como resultado da sua temperatura e transportada por diferenças nas densidades do meio. D A energia emitida pela matéria como resultado da sua temperatura e transportada por mecanismos de impedância do meio. Questão 10/10 - Transferência de Calor Determinar o calor transferido por radiação para dois retângulos perpendiculares, com aresta comum, sabendo que o retângulo j tem a aresta Z = 350mm, que o retângulo i tem aresta Y = 500mm e que ambos tem aresta X= 750mm. Considerar a temperatura Ti = 98°C, a temperatura Tj = 117°C e ambos como corpos negros, sem nenhuma outra radiação presente. qij = F.Ai.s. (Ti4- Tj4) qji = F.Aj.s. (Tj4- Ti4) Nota: 0.0 A qij = -1113 W qji = 779 W B qij = -111,3 W qji = 77,9 W C qij = -11,13 W qji = 7,79 W D qij = -1,113 W qji = 0,779 W
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