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Fenômenos de Transporte

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A condução de calor unidimensional em regime permanente é um fenômeno modelado matematicamente através da lei de Fourier. Uma técnica muito utilizada para o estudo da condução de calor em paredes planas é o uso do conceito de resistência à transmissão de calor, uma analogia com a resistência elétrica da lei de Ohm.
Com base na figura a seguir e nas formas corretas da equação constitutiva da resistência térmica para condução em paredes planas, classifique V para as opções verdadeiras e F para as sentenças falsas:
A F - F - V - V.
B V - F - V - F.
C F - F - F - V.
D V - V - V - F.
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Avaliação II - Fenômenos de Transporte
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Para responder à questão sobre a condução de calor unidimensional em regime permanente e a resistência térmica, vamos analisar as afirmações: 1. ( ) A resistência térmica para condução em paredes planas é dada pela relação R = L / (k * A), onde L é a espessura da parede, k é a condutividade térmica e A é a área da seção transversal. Essa afirmação é verdadeira (V). 2. ( ) A resistência térmica é inversamente proporcional à área da seção transversal da parede. Essa afirmação é falsa (F). A resistência térmica é inversamente proporcional à área, mas a afirmação pode ser interpretada de forma confusa, pois a resistência térmica aumenta quando a área diminui. 3. ( ) A resistência térmica é diretamente proporcional à espessura da parede. Essa afirmação é verdadeira (V). Quanto maior a espessura da parede, maior a resistência térmica. 4. ( ) A resistência térmica é independente da condutividade térmica do material. Essa afirmação é falsa (F). A resistência térmica depende da condutividade térmica, pois quanto maior a condutividade, menor a resistência térmica. Portanto, a sequência correta é: V - F - V - F. Assim, a alternativa correta é a B: V - F - V - F.

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Uma tubulação de aço para condução de água é constituída por um trecho totalmente horizontal, sem acessórios, de comprimento igual a 2800 m e diâmetro interno de 250 mm. A vazão do escoamento é de 150 m³/h. O fator de atrito de Darcy (ou coeficiente da perda de carga distribuída) da tubulação pode ser considerado fD = 0,016. Adote g=9,81 m/s².
Calcule a perda de carga total aproximada, em "metros", pela tubulação. Assinale a alternativa CORRETA:
A hf = 85,28 m.
B hf = 0,0658 m.
C hf = 6,57 m.
D hf = 0,41 m.

Na análise do sistema de escoamento de fluidos em tubulações, as perdas de pressão normalmente são expressas em termos da altura equivalente da coluna de fluido, chamada de perda de carga (hp).
Com base nos conceitos envolvendo o cálculo de perda de carga ou queda de pressão no escoamento, analise as sentenças a seguir:
I- A perda de carga é causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede do tubo.
II- A perda de carga representa a altura adicional a que o fluido precisa ser elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo.
III- Depois que a queda de pressão (ou perda de carga) for conhecida, a potência de bombeamento necessária para superar a perda de energia do fluido pode ser determinada.
A As sentenças I, II e III estão corretas.
B Somente a sentença III está correta.
C Somente a sentença I está correta.
D Somente a sentença II está correta.

Para a modelagem matemática do fenômeno da convecção de calor, é comum utilizar alguns parâmetros adimensionais, que geralmente são nomeados em homenagem ao cientista que desenvolveu a teoria ou experimentos associados.
Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas:
( ) O número de Prandtl (Pr) é um dos parâmetros adimensionais utilizados em várias correlações empíricas da convecção de calor.
( ) O número de Reynolds (Re) relaciona as forças de inércia e as forças viscosas no escoamento de um fluido.
( ) O número de Prandtl (Pr) e o número de Reynolds (Re) são definidos na unidade m²/s no Sistema Internacional.
A V - V - F.
B F - F - V.
C V - F - V.
D F - V - F.

Um dos mecanismos de transferência de calor é a radiação. Este tipo de mecanismo difere da condução e da convecção em alguns aspectos fundamentais.
Sobre a transferência de calor por radiação, analise as sentenças a seguir:
I- A radiação é um fenômeno de transferência de calor que requer a presença de um meio intermediário.
II- Radiação é a energia emitida pela matéria na forma de ondas eletromagnéticas como resultado da mudança da configuração eletrônica de átomos e moléculas.
III- Todos os corpos que estão acima da temperatura de 0 K (zero absoluto) emitem radiação térmica.
A As sentenças I e II estão corretas.
B Somente a sentença I está correta.
C As sentenças II e III estão corretas.
D As sentenças I e III estão corretas.

Considere o fenômeno de transmissão de calor por condução unidimensional, em regime permanente e sem geração de calor por uma parede plana. As faces das paredes (k = 1,83 W/m·K) de um reservatório apresentam as temperaturas de 25ºC e 125ºC. Deseja-se que o fluxo de calor seja de 750 W/m². Considerando que esta situação seja atingida e qual deve ser a espessura da parede, assinale a alternativa CORRETA: A) A espessura deve ser de 24,4 cm. B) A espessura deve ser de 61 cm. C) A espessura deve ser de 30,5 cm. D) A espessura deve ser de 6,1 cm.

A convecção de calor é um mecanismo de transferência de energia térmica que requer a presença de um fluido.
Sobre a definição de convecção forçada em gases, assinale a alternativa CORRETA:
A É o tipo de mecanismo que envolve somente o fenômeno da evaporação de um fluido.
B É o tipo de mecanismo que envolve o fenômeno de condensação e evaporação de um fluido.
C É o tipo de mecanismo cujo valor do coeficiente de transferência de calor por convecção (h) é sempre menor do que no fenômeno de convecção de mudança de fase.
D É o tipo de mecanismo cujo valor do coeficiente de transferência de calor por convecção (h) é sempre maior do que o mecanismo de convecção natural em um líquido.

A equação de Bernoulli pode ser aplicada para descrever o balanço de energias mecânicas em um escoamento de fluido em regime permanente.
Com base no balanço de energia mecânica aplicado ao escoamento em regime permanente de um fluido e nas formas de apresentação da equação de Bernoulli, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
A V - F - V.
B F - V - F.
C F - V - V.
D V - F - F.

Os mecanismos de transferência de calor são definidos a partir de equações constitutivas que foram definidas a partir de estudos e observações experimentais que refletem o fenômeno em questão.
Com base nas equações constitutivas dos três mecanismos de transferência de calor, associe os itens, utilizando o código a seguir:
I- Lei de Fourier.
II- Lei de Newton do resfriamento.
III- Lei de Stefan-Boltzmann.
( ) Equação usada para a modelagem matemática dos fenômenos de radiação de calor.
( ) Equação usada para a modelagem matemática dos fenômenos de condução de calor.
( ) Equação usada para a modelagem matemática dos fenômenos de convecção de calor.

O diagrama de Moody é um dos diagramas mais utilizados na Engenharia. Ele apresenta o fator de atrito de Darcy (fD) para o escoamento em um tubo como uma função do número de Reynolds (Re) e de rugosidade relativa (ε/D) em um amplo intervalo.
Com base nesse conceito, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas:
I- Para um tubo com diâmetro constante, a rugosidade relativa é um parâmetro constante e não se altera ao longo do tempo devido ao uso da tubulação.
II- A rugosidade das tubulações disponíveis comercialmente não é uniforme e aumenta devido ao depósito de materiais sólidos dissolvidos na superfície interna dos tubos.
A A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
B As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a asserção II é uma justificativa correta da asserção I.
C A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
D As asserções I e II são proposições falsas.

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