Transferência de Calor e Massa

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE CAMPUS SAPUCAIA DO SUL CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA INSTITUTO TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA AVALIAÇÃO 1 FEDERAL NOME: Felipe Bourscheid DATA: Questão 1 (3 Pontos) Uma parede plana, com espessura de 30 cm, e 15 m² separa ambiente interno de uma edificação do meio externo. As temperaturas das superfícies interna e externa da parede são 25 °C e respectivamente. A superfície externa é irradiada em 200 troca de calor por convecção com o ar ambiente a 38 °C, com coeficiente de transferência de calor de 10 K), e troca calor por radiação com as superfícies ao redor a 12 Assuma que a emissividade e a absortividade da superfície externa são iguais a 0,6. a) Escreva o balanço de energia na superfície externa da parede explicitando todos os mecanismos de transferência de calor envolvidos. b) Determine a taxa de calor transportada por condução através da parede. c) Calcule a condutividade térmica efetiva da parede. Questão 2 (4 Pontos) Um tubo cilíndrico longo, utilizado no transporte de vapor, possui raio interno de 2 cm e raio externo de 5 material do tubo apresenta condutividade térmica constante igual a 15 W/(m K). A superfície interna do tubo é mantida a uma temperatura constante de 180 A superfície externa está exposta a um fluido a 25 °C, com coeficiente de convecção igual a 80 W/(m K). a) Partindo da equação geral da condução de calor em coordenadas cilíndricas, obtenha a solução analítica para distribuição de temperatura T(r) na parede do tubo. b) Calcule a temperatura em r = 3 c) Determine fluxo de calor nas superfícies interna da tubulação. Questão 3 (3 Pontos) Uma estufa utilizada para ressecagem de eletrodos revestidos foi inicialmente construída com chapas de aço carbono, sem isolamento térmico. A temperatura da superfície interna da estufa é de 200 °C. A chapa possui espessura de 5 mm e condutividade térmica de 50 W/(m K). A superfície externa está exposta ao ar ambiente a com coeficiente de convecção igual a 20 K). Considere regime permanente, transferência de calor unidimensional e despreze resistências de contato. a) Estime o fluxo de calor através da parede e a temperatura superficial externa da estufa. b) Por razões de segurança, a temperatura máxima admissível da superfície externa da estufa é de 45 °C. Para isso, propõe-se a adição de uma camada de lã de rocha (k = 0,04 W/(m K)), formando uma parede composta (aço-lã-aço) com chapas metálicas de mesma espessura da original. Determine o novo fluxo de calor através da parede composta e a mínima espessura necessária de isolante para que esta condição seja satisfeita.