P1 - TRANSFERÊNCIA DE CALOR 2021 1

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR – 2021/1 
PRIMEIRA PROVA (19/06/2021, 14 as 18h) – PROFª. JÉSSIKA SANTOS 
Resolver a mão, citar todas as considerações utilizadas, digitalizar a resolução, montar um 
arquivo único em formato .pdf e enviar até as 18h (via Portal Didático) 
 
1ª QUESTÃO (2,5 PONTOS) 
Considere uma barra metálica de 50 mm de diâmetro e 600 mm de comprimento aquecida por 
indução eletromagnética. Tal aquecimento ocorre no centro da barra e faz com que a temperatura 
da região aquecida (de comprimento igual a 100 mm) seja uniforme, constante e igual a 400 ºC. 
Uma das extremidades da barra se encontra isolada e a outra está exposta ao ar ambiente a 20 ºC. 
Sabendo que a condutibilidade térmica do material da barra é igual a 18 W/m.K e que o coeficiente 
de transferência de calor entre a barra e o ar é de 20 W/m²K, determine a potência térmica 
transferida do elemento de aquecimento para a barra metálica e as temperaturas das seções 
transversais localizadas a 100 mm de cada uma das extremidades. 
2ª QUESTÃO (2,5 PONTOS) 
Rejeitos radioativos (k = 0,8 W/m.K) são armazenados em um recipiente esférico de aço 
inoxidável (k = 12 W/m.K) de 1 m de diâmetro externo e 8 cm de parede. Tal esfera possui ainda 
um revestimento de 30 cm de uma manta isolante (k = 0,3 W/m.K). Calor é gerado no interior dos 
rejeitos a uma taxa volumétrica uniforme de 104 W/m³ e a superfície externa do recipiente está 
exposta a um escoamento de ar no qual h = 100 W/(m².K) e 𝑇∞ = 25°𝐶. Calcule as temperaturas 
da superfície externa e interna do isolante em condições de estado estacionário e também a 
temperatura no centro do rejeito. 
3ª QUESTÃO (2,5 PONTOS) 
Com o objetivo de aumentar a taxa de transferência de calor entre um fluido quente e o ambiente 
que o cerca, são fixadas aletas circulares (k = 75 W/m.K) na parede da tubulação pela qual o fluido 
escoa. Tal tubulação tem diâmetro externo igual a 10 cm, comprimento igual a 2 m e sua superfície 
externa é mantida a 250 ºC. As aletas possuem 3 mm de espessura e 2 cm de comprimento e há 5 
mm de espaçamento entre elas. O ar ambiente está a 30 ºC e apresenta um coeficiente de 
transferência de calor por convecção igual a 40 W/m²K. Determine a taxa total de transferência de 
calor entre o sistema aletado e o ar e o aumento percentual em comparação ao sistema não aletado. 
4ª QUESTÃO (2,5 PONTOS) 
 As paredes de um forno são constituídas por uma camada de 250 mm de tijolos refratários (k = 2 
W/m.K), por uma camada de 300 mm de tijolos isolantes (k = 0,8 W/m.K) e por uma camada de 
15 mm de aço (k = 50 W/m.K ). Em condições de operação típica a temperatura dos vapores dentro 
do forno é de 800°C e o coeficiente convectivo entre o vapor e o refratário é de 30 W/m²K. Sabendo 
que o ar ambiente está a 20ºC e que os coeficientes de transferência de calor por convecção e por 
radiação entre a parede de aço e o meio ambiente são, respectivamente, 20 W/m²K e 8 W/m²K, 
determine o fluxo de calor e a temperatura na parede externa da fornalha.