TRANSMISSÃO DE CALOR I - LISTA para P1
1. Uma parede plana é composta de quatro diferentes materiais, de acordo com a figura abaixo.
As condutividades térmicas são iguais a: ka=200 W/m2; kb= 20 W/m2; kc=30 W/m2; kd=10
W/m2. Encontre o calor transferido por unidade de área, considerando que ele se propaga
apenas em uma direção. Considere que os blocos b e c têm o mesmo tamanho. Considerando
que o custo dos materiais vale: R$ 100,00/m3 (material a), R$ 50,00/m3 (material b), R$
120,00/m3 (material c) e R$ 300,00/m3 (material d), qual a sua sugestão para reduzir em 50%
o fluxo de calor perdido através da parede? Resp.: q=3741.54 W
A= 0.1 m2
T = 370 0C
b
q
T = 66 0C
a
2.5cm
c
7.5cm
d
5.0cm
2. Uma parede plana está inicialmente a temperatura igual a Ti. Na extremidade x=0, a parede
está perfeitamente isolada. No instante t=0, a outra extremidade (x=L) é exposta ao
aquecimento, por um fluido a temperatura Tf. O coeficiente convectivo de troca de calor
entre a parede e o fluido vale h.
a. Escreva as hipóteses que julgar necessaries, a equação diferencial e as condições de
contorno e iniciais para a determinação da temperatura na parede em função da
posição e do tempo.
b. Plote um gráfico da distribuição de temperatura na parede em t<=0, na condição de
regime permanente (t→∞) e em dois instantes intermediários.
c. Plote um gráfico do fluxo de calor por unidade de area, em função do tempo, em x=0
e em x=L, i.e., mostre qualitativamente como o fluxo varia com o tempo nestas
posições.
3. Um tanque esférico de 3 m de diâmetro contém gás de petróleo liquefeito a
–60 0C. Um
isolante de condutividade térmica igual a 0,06 W/mK e espessura de 250 mm é utilizado para
reduzir o ganho de calor pelo gás.
a. Determine a posição radial na camada do isolante na qual a temperatura atinge 0 0C,
considerando que a temperatura ambiente vale 20 0C e o coeficiente convectivo de
troca de calor externo vale 6 W/m2K. Resp.: r=1,687 m
b. Considerando que o isolante é permeável a água proveniente da condensação do ar
atmosférico, que conclusões você pode chegar a respeito da formação de gelo no
isolante? Qual o efeito que a formação de gelo teria no fluxo de calor fornecido ao
gás? Como esta situação poderia ser evitada? Resp.: keff sobe (k gelo=1.88 W/mK) Rt cai - q cresce
Exercícios sugeridos do livro (não é para entregar):
Cap 1: 1.3, 1.5, 1.6, 1.11, 1.16, 1.19, 1.25, 1.28, 1.44, 1.50
Cap 2: 2.4, 2.6, 2.7, 2.10, 2.13, 2.15, 2.22, 2.25, 2.28, 2.39, 2.44, 2.50
Cap 3: 3.5, 3.9, 3.13, 3.17, 3.19, 3.21, 3.26, 3.30, 3.41, 3.46, 3.52, 3.58, 3.76, 3.84, 3.100, 3.101,
3.104, 3.112, 3.119, 3.124, 3.127