Em uma indústria de laticínios, tanques metálicos aquecidos são utilizados no processamento térmico de determinados produtos. Durante a operação, parte da energia térmica é transferida da superfície externa dos equipamentos para o ar ambiente por convecção, influenciando diretamente o consumo energético do sistema. A partir disso, considere o seguinte caso: Para avaliar o desempenho térmico de um dos tanques, um engenheiro precisou determinar a taxa de calor dissipado para o ambiente, considerando inicialmente a geometria do equipamento e, posteriormente, a transferência de calor por convecção. O tanque tem formato cilíndrico, com raio externo de 0,6 m e altura de 2,5 m. Apenas a área lateral do cilindro deve ser considerada como superfície de transferência de calor. Durante a operação, a temperatura média da superfície externa do tanque permanece em 85 °C, enquanto a temperatura do ar ambiente é de 20°C. O coeficiente convectivo médio entre a superfície do tanque e o ar é igual a 22 W/m²·K. Considerando a transferência de calor por convecção em regime permanente e unilateral na direção do raio, determine a taxa de calor transferida do tanque para o ambiente: A. 11,86 kW. B. 10,79 kW. C. 17,41 kW. D. 15,32 kW. E. 13,48 kW.
Respostas
Ed 
mês passado
Vamos resolver passo a passo. Dados: - Raio externo do cilindro, r = 0,6 m - Altura do cilindro, h = 2,5 m - Temperatura da superfície do tanque, Ts = 85 °C - Temperatura do ar ambiente, Ta = 20 °C - Coeficiente convectivo médio, h_c = 22 W/m²·K 1) Calcular a área lateral do cilindro (superfície de transferência de calor): A = 2 * π * r * h A = 2 * 3,1416 * 0,6 * 2,5 A ≈ 9,4248 m² 2) Diferença de temperatura: ΔT = Ts - Ta = 85 - 20 = 65 °C 3) Taxa de calor transferida por convecção: Q = h_c * A * ΔT Q = 22 * 9,4248 * 65 Q ≈ 22 * 9,4248 * 65 ≈ 13482,5 W ≈ 13,48 kW Resposta correta: E) 13,48 kW.
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