Grátis: Um engenheiro está avaliando a capacidade de isolamento térmico de uma placa de material para ser usada em uma construção. A placa possui 3 cm de e... – Questões Respondidas

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Colégio Objetivo

Um engenheiro está avaliando a capacidade de isolamento térmico de uma placa de material para ser usada em uma construção. A placa possui 3 cm de espessura e suas faces são mantidas a temperaturas constantes de 10°C e 50°C. Durante o teste, ele observa que o calor é transferido através da placa a uma taxa de 1000 W/m².
Para determinar se o material atende aos requisitos de isolamento, ele precisa calcular a condutividade térmica da placa. Qual deve ser sua condutividade do material para que esse comportamento seja explicado?
0,25 W/mK
0,34 W/mK
0,90 W/mK
1,00 W/mK
0,75 W/mK

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Ed

há 5 horas

Vamos resolver passo a passo. Dados: - Espessura da placa, L = 3 cm = 0,03 m - Temperatura das faces: T1 = 50°C, T2 = 10°C - Fluxo de calor por área, q = 1000 W/m² Queremos encontrar a condutividade térmica k. A fórmula da condução de calor em regime estacionário, para uma placa plana, é: q = k * (ΔT / L) Onde: - q é o fluxo de calor por área (W/m²) - k é a condutividade térmica (W/m·K) - ΔT é a diferença de temperatura (K ou °C) - L é a espessura (m) Rearranjando para k: k = q * L / ΔT Calculando ΔT: ΔT = 50°C - 10°C = 40°C Substituindo: k = 1000 W/m² * 0,03 m / 40°C = (30) / 40 = 0,75 W/m·K Resposta correta: 0,75 W/mK

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Um trocador de calor de tubo duplo é construído com um tubo interior de aço (k=52W/mK) de diametro interno D =0,2 m e externo D =0,26m. Os coeficientes de transferencia de calor por convecção são h = 500 W/m²K sobre a superficie interior do tubo e h =150 W/m²K sobre a superficie exterior. Para um fator de incrustação R = 0,0005 m².K/W do lado do tubo e R =0,0002 m²K/W do lado externo.
Qual é o valor do coeficiente de transferência do calor baseado na superfície interna?
149 W/m².K
199 W/m².K
121 W/m².K
251 W/m².K
203 W/m².K

Um fluido de hidrocarbonetos (C =2200 J/kg.K) se resfria a uma taxa de 0,2 kg/s desde 150°C até 40°C ao passar pelo tubo interior de um trocador de casco e tubo em fluxos paralelos. Água entra (C =4180 J/kg.K) ao trocador a 10°C com uma vazão mássica de 0,15 kg/s. O diâmetro externo é de 0,025m e seu comprimento de 6m.
Qual é o valor da temperatura média logarítmica (MDLT)?
52,3,2 °C
36,5 °C
85,4 °C
62,3 °C
58,3 °C

Um trocador de calor de 1 casco e 2 tubos entra água fria a uma temperatura de 16°C e é aquecida mediante água quente que entra a 90°C. As vazões mássicas de água fria e quente são 1 kg/s e 2 kg/s, respectivamente. Se o trocador de calor de casco e tubo tem um valor de U.A de 11 600 W/K e as capacidades caloríficas específicas do fluido frio e quente são 4178 J/kg.K e 4188 J/kg.K respectivamente.
Qual é o valor da temperatura de saída do fluido frio?
61,6°C
45,6°C
52,6°C
31,6°C
70,8°C

Um trocador de calor de casco – tubo, com 1 passagem pelo casco e 2 passagens pelo tubo (U.As= 10000 W/K) onde água (Cp=4180 J/kg.K) é usado para resfriar um óleo (Cp= 4000 J/kg.K). A temperatura de entrada da água é de 20°C com uma vazão de 8 kg/s enquanto a bomba do óleo circula a 5kg/s. O óleo entra a 90°C. Nestas condições a efetividade do radiador é de 0,5.
Qual é o valor da temperatura de saída para o fluido quente?
61°C
45°C
55°C
31 °C
70 °C

Um trocador de 2 passos no casco e 8 passos no tubo tem água que entra a 16°C e sai a 33°C, enquanto que óleo (C =1930 J/kg.K) escoa a 2,7 kg/s e entra a 38°C e sai a 29°C. se a área superficial do trocador é de 20 m².
Qual é o valor do fator de correção?
0,75
0,65
0,84
0,92
1

Os trocadores de calor são equipamentos usados para promover a troca térmica entre dois fluidos a diferentes temperaturas. No meio industrial, podem ser empregados, por exemplo, para resfriamento de reatores exotérmicos, a vaporização de derivados do petróleo e a pasteurização do leite. Em função da aplicação, existem diversos tipos de trocadores, que podem ser classificados quanto à natureza de transferência e à construção.
A respeito dos principais trocadores de calor, considere as seguintes afirmacoes:

I. Dentre as vantagens dos trocadores a placas destacam-se a alta área de troca térmica devido às ranhuras das placas associada ao baixo volume ocupado pelo equipamento, bem como a aplicação em processos de elevada pressão e temperatura operacionais.

II. Os regeneradores são trocadores que possuem uma matriz de armazenamento de calor que transfere de modo intermitente a energia térmica do fluido quente à matriz e, posteriormente, esta energia da matriz ao fluido frio. Assim, só podem ser empregados em processos descontínuos (batelada).

III. Os trocadores multitubulares consistem de um feixe tubular instalado no interior de um casco, sendo que um dos fluidos escoa pelo interior deste casco sobre os tubos, realizando a troca térmica. Logo, não pode ser usado para processos em que um dos fluidos, quente ou frio, é um gás ou vapor.

IV. A serpentina é uma tubulação helicoidal ou espiral instalada em tanques ou vasos pela qual circula um fluido quente ou frio que realizará troca de calor com o fluido no qual a serpentina está mergulhada. Por esse motivo, são empregadas em processos que exigem uma área de transferência de calor reduzida.

A alternativa que apresenta somente a(s) afirmação(ões) verdadeira(s) é:
I. Dentre as vantagens dos trocadores a placas destacam-se a alta área de troca térmica devido às ranhuras das placas associada ao baixo volume ocupado pelo equipamento, bem como a aplicação em processos de elevada pressão e temperatura operacionais.
II. Os regeneradores são trocadores que possuem uma matriz de armazenamento de calor que transfere de modo intermitente a energia térmica do fluido quente à matriz e, posteriormente, esta energia da matriz ao fluido frio. Assim, só podem ser empregados em processos descontínuos (batelada).
III. Os trocadores multitubulares consistem de um feixe tubular instalado no interior de um casco, sendo que um dos fluidos escoa pelo interior deste casco sobre os tubos, realizando a troca térmica. Logo, não pode ser usado para processos em que um dos fluidos, quente ou frio, é um gás ou vapor.
IV. A serpentina é uma tubulação helicoidal ou espiral instalada em tanques ou vasos pela qual circula um fluido quente ou frio que realizará troca de calor com o fluido no qual a serpentina está mergulhada. Por esse motivo, são empregadas em processos que exigem uma área de transferência de calor reduzida.
I e II.
I e III.
II e IV.
I e IV.
IV.

Para fins de transferência de calor, um homem em pé pode ser considerado como um cilindro vertical de 32 cm de diâmetro e 180 cm de altura. As superfícies superior e inferior são isoladas e com a temperatura lateral de 33°C.
Qual é a perda de transferência de calor por convecção em um meio ambiente de 25°C, considerando que o coeficiente de transferência de calor por convecção é de 15 W/m²K?
217 W
100 W
301 W
294 W
850 W