UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
PRIMEIRA VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
Transmissão de Calor 1
14 de Outubro de 2021
Nome:
1.
(2,5 pontos)
Partindo da equação geral da condução de calor, apresente a solução para o caso
de uma parede plana de espessura
L
, com geração de calor uniforme
˙q
, sujeita as condições
de contorno:
x= 0
troca de calor por convecção (
h
e
T∞
conhecidos),
T(x=L) = TL
.
2.
(2,5 pontos)
Uma parede plana troca calor por convecção e radiação através de sua superfície
direita:
x= 30cm
. A temperatura em
x= 0
é conhecida:
T(x= 0) = 100
. Avalie a redução
percentual na taxa de transferência de calor total supondo que a radiação seja desconsiderada.
Dados:
T1= 100
,
T∞= 20
,
Tviz = 35
,
k= 80W/m ·K
,
ε= 0.91
,
h= 35W/m2
·
,
L= 30cm
.
Dica
: Siga o algoritmo abaixo.
Algorithm 1:
Algoritmo para o cálculo de
T2
T2
= média;
Calcule:
hrad(T2)
;
Atualize
T2=f(T1, T∞, Tviz , hrad , ...)
;
Recalcule:
hrad(T2)
;
Última atualização:
T2=f(T1, T∞, Tviz , hrad , ...)
;
3.
(2,5 pontos)
Por um tubo de alumínio (
k= 372W/m ·K
), raio externo 2,5cm e espessura
10mm, vapor d'água superaquecido escoa a
180
. Por fora, calor é trocado com o ar ambiente
25
,
h= 35W/m2
·
. Considerando a radiação desprezível e um problema em regime
permanente:
(a)
(0,5 ponto)
Construa o circuito térmico.
(b)
(1,0 ponto)
Avalie se a resistência térmica (por unidade de comprimento) à condução
da tubulação é signicativa em relação ao problema dado. Justique.
(c)
(1,0 ponto)
Qual dos uidos representa maior resistência a troca de calor? Justique.
Apresente uma solução para minimizar esta resistência. Justique matematicamente.
4.
(2,5 pontos)
Em relação ao problema 3, sobre a superfície externa de um tubo de
alumínio
(
k= 372W/m ·K
), aletas anulares do mesmo material são empregadas por um processo de
soldagem. Avalie o número de aletas por unidade de comprimento de tubulação de forma a
aumentar a taxa de transferência de calor em 80%. Considere os dados da gura (1 e 2) pare
este problema. Despreze a resistência térmica da soldagem.
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