Exercícios De Transferência De Calor r5k3j

4ª LISTA DE EXERCÍCIOS EQ641 – FENÔMENOS DE TRANSPORTE II PROF. DR. OSVALDIR PEREIRA TARANTO

1. A superfície superior de uma placa sólida (k = 237 W/m.K) de 50 cm de espessura está sendo refrigerada por água na temperatura de 20 °C. As superfícies superior e inferior da placa sólida são mantidas em temperatura constante de 60 °C e 120 °C, respectivamente. Determine o coeficiente de calor por convecção da água e o gradiente de temperatura da água na superfície da placa superior.

2. Durante o resfriamento a ar de laranjas, uvas e tangerinas, o coeficiente combinado de transferência de calor por convecção para velocidade do ar de 0,11 < V < 0,33 m/s é determinado experimentalmente e expresso como h = 5,05.kar.Re1/3/D, onde o diâmetro D é o comprimento característico. As laranjas são resfriadas com ar refrigerado a 3 °C e 1 atm a velocidade de 0,3 m/s. Determine (a) a taxa inicial de transferência de calor a partir de uma laranja de 7 cm de diâmetro inicialmente a 15 °C com condutividade térmica de 0,70 W/m.K, (b) o valor do gradiente de temperatura na superfície interna da laranja e (c) o valor do número de Nusselt.

3. Um aerofólio com comprimento com comprimento característico de 6 cm e colocado em fluxo de ar a 1 atm e 15 °C, velocidade de fluxo livre de 50 m/s e coeficiente de transferência de calor de 120 W/m².°C. Se um segundo aerofólio com comprimento característico de 12 cm for colocado no fluxo de ar a 1 atm e 15 °C com velocidade de fluxo livre de 25 m/s. Determine o fluxo de calor no segundo aerofólio. Ambos são mantidos a uma temperatura de superfície constante de 80 °C.

4. Um aerofólio metálico de seção transversal elíptica tem massa de 50 kg, área superficial de 12 m2 e calor específico de 0,50 kJ/kg.K. O aerofólio foi submetido a escoamento de ar a 1 atm, 25 °C e 5 m/s ao longo do lado de 3 m de comprimento. A temperatura média do aerofólio teve queda de 160 °C para 150 °C em 2 minutos de resfriamento. Pressupondo que a temperatura da superfície do aerofólio seja igual à temperatura média e utilizando a analogia entre a quantidade de movimento e transferência de calor, determine o coeficiente médio de atrito do aerofólio.

5. Ar a 1 atm e 20 °C flui sobre a superfície superior de uma placa de metal fino de 0,2 m × 0,5 m. A velocidade de fluxo de ar é 100 m/s, e a folha metálica é aquecida eletricamente com fluxo de calor uniforme de 6100 W/m². O calor gerado é dissipado em apenas um dos lados da placa (que está em contato com o ar). Considerando que a força de atrito sobre a placa de metal é 0,3 N, determine a temperatura da superfície metálica.

6. Ar a 1 atm escoa sobre uma placa plana com velocidade de fluxo livre de 70 m/s. Considerando que o coeficiente de transferência de calor por convecção pode ser correlacionado por Nux = 0,03 Rex0,8.Pr1/3, determine o coeficiente de atrito e a tensão de cisalhamento na parede do local a 2 m a partir do bordo de ataque. Avalia as propriedades do fluido a 20 °C.

7. Um eixo de 6 cm de diâmetro gira a 3000 rpm em uma mancal de 20 cm de comprimento com folga uniforme de 0,2 mm. Para condições de regime permanente de operação, tanto o eixo quanto o mancal na proximidade da folga estão a 50 °C. A viscosidade e a condutividade térmica do óleo são 0,05 N.s/m² e 0,17 W/m.K. Simplificando e resolvendo as equações da continuidade, da quantidade de movimento e

de energia, determine: (a) a temperatura máxima do óleo e (b) as taxas de transferência de calo para o mancal e o eixo. O escoamento de óleo entre o eixo e o mancal pode ser tratado como um escoamento entre duas placas paralelas.