Avaliano aprendizado 2023 3 - TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA

Prévia do material em texto

Disc.: TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA 
Aluno(a): 
Acertos: 2,0 de 2,0 **/11/2023 
 
 
1a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Vamos considerar a transferência de calor em regime estacionário entre duas 
placas paralelas às temperaturas constantes de T1= 320K e T2= 290 K, 
separadas entre elas por 2 cm. Supondo que as duas superfícies têm uma 
emissividade de 0,7. Qual seria a transferência de calor entres as placas por 
unidade de área superficial supondo que espaço entre elas está recheada de um 
super isolante opaco com condutividade térmica de 0,0002 W/mK? 
 
 
0,2 W/m² 
 
0,3 W/m² 
 
0,7 W/m² 
 
1,5 W/m² 
 
1 W/m² 
 
 
Explicação: 
Qualquer tipo de radiação incidente nas placas será absorvido totalmente e 
transferida ao interior entre essas duas placas. Ou seja, que dentro das duas 
placas podem acontecer dois tipos de transferência de calor, radiação ou 
condução. Mas será que temos radiação? Por o material ser um sólido opaco 
a transferência de calor por condução é predominante, se fosse um material 
semitransparente, as duas transferências aconteceriam no meio. 
Por tanto, vamos calcular a taxa de transferência de calor por condução 
entre essas duas placas: 
 
 
 
2a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Uma aleta plana retangular fabricada com cobre (k= 401 W/m.K) tem uma 
espessura na base de t= 5 mm e um comprimento de 20 mm. Sua temperatura 
na base é de Tb=450°C e ela está exposta a um fluido para o qual T∞= 5°C e 
h= 80W/m²K. Para as condições anteriores e uma aleta de largura unitária qual 
é a sua eficiência? 
 
 
0,90 
 
0,85 
 
0,99 
 
0,88 
 
0,95 
 
 
Explicação: 
 
 
 
3a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Óleo de motor a 120°C flui sobre uma placa plana de 5 m de comprimento onde a sua 
temperatura é de 54°C com uma velocidade de 4 m/s. 
As propriedades do fluido na temperatura do filme é: 
 
Determine a força total de resistência ao movimento: 
 
 
75 N 
 
105 N 
 
171 N 
 
86 N 
 
45 N 
 
 
Explicação: 
 
 
 
4a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Uma peça de aço 1045 quente com uma concentração uniforme inicial de 
carbono de 0,45% em base mássica é exposta a uma atmosfera carburante 
durante 2 horas. Durante todo o processo, a concentração de carbono na 
superfície foi de 0,9%. A difusividade mássica do carbono no aço durante esse 
processo é uniforme e de 1x 10-11 m²/s. 
Qual é percentagem de concentração mássica a 0,1 mm? 
 
 
0,20% 
 
0,51% 
 
0,87% 
 
0,65% 
 
0,70% 
 
 
Explicação: 
 
 
 
5a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Um fluido de hidrocarbonetos ( Cp = 2200 J/kg.K) se resfria a uma taxa de 0,2 
kg/s desde 50°C até 40°C ao passar pelo tubo interior de um trocador de casco 
e tubo em fluxos paralelos. Água entra ( Cp = 480 J/kg.K ) ao trocador a 0°C 
com uma vazão mássica de 0,15 kg/s. O diâmetro externo é de 0,025m e seu 
comprimento de 6m. Qual é a temperatura da água na saída? 
 
 
75,3 °C 
 
62,3 °C 
 
142,2 °C 
 
55,3 °C 
 
87,2 °C 
 
 
Explicação: 
 
 
 
6a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
 
 
 
0,00189 m/s 
 
0,00568 m/s 
 
0,00365 m/s 
 
0,00663 m/s 
 
0,00452 m/s 
 
 
Explicação: 
 
 
 
7a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Considere uma pessoa cuja área de superfície exposta é de 1,8 m², sua 
emissividade é 0,75 e sua temperatura superficial é de 34°C. Qual é a perda de 
calor de radiação dessa pessoa em uma grande sala que tem paredes a uma 
temperatura de 288 K? 
 
 
-153 W 
 
57 W 
 
85 W 
 
153 W 
 
-57 W 
 
 
Explicação: 
aplicando a Lei de Stefan Boltzmann para ambientes fechados: 
 
 
 
8a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
A distribuição de temperaturas, em regime estacionário, em uma placa plana 
de material semitransparente, com condutividade térmica k e espessura L, 
exposto a irradiação laser. Nesta situação, absorção de radiação do material é 
manifestada por um termo de geração de calor distribuída, q ( x ). Qual é a 
equação que representa a condução de calor? Utilize a equação geral de calor 
em coordenadas cartesianas. 
 
 
q=k . d2Tdx2 
 
q=kα . δTδt − k . δ2Tδx2 
 
q=−k . d2Tdx2 
 
q=kα . δTδt 
 
q=kα . δTδt + k . δ2Tδx2 
 
 
Explicação: 
 
 
 
9a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
Vai se esquentar água de 80°C até 134°C passando-a sobre um banco de tubos de 
resistências com 4 m de comprimento e 1 cm de diâmetro mantidas a 150°C. A água se 
aproxima do banco de tubos na direção perpendicular a uma velocidade média de 1 m/s. 
Os tubos estão na configuração alternada com passo longitudinal, transversal e diagonal 
de SL=4 cm, ST= 3 cm e SD= 1 cm. Considere 5 o número de tubos por fila e um NL>16. 
As propriedades do fluido na temperatura média: 
 
Determine o coeficiente de transferência de calor. 
 
 
93 W/m².K 
 
195 W/m².K 
 
352 W/m².K 
 
210 W/m².K 
 
421 W/m².K 
 
 
Explicação: 
 
 
 
10a 
 Questão 
Acerto: 0,2 / 0,2 
 
 
 
 
152 kg 
 
270 kg 
 
56 kg 
 
112 kg 
 
185 kg 
 
 
Explicação: