Fenômenos de Transporte – Lista de Exercícios 4
Lista de Exercícios do capítulo 16 do Livro-texto: Moran, M. J., Shapiro, H. N., Bruce,
R. Munson, DeWitt, D., Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos:
Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, 1ª Edição,
Editora LCT, Rio de Janeiro/RJ, 2005.
Problema 16.22
Uma tubulação de vapor de 120mm de diâmetro externo é isolada termicamente
com uma camada de silicato de cálcio (k = 0,089W/mK) de 20mm de espessura. A
temperatura da superfície do tubo é 800K, e as temperaturas do ar ambiente e da
vizinhança encontra-se 300K. Os coeficientes de convecção e de radiação para a
superfície externa do isolante são estimados em 5,5 e 10W/m2K, respectivamente.
Determine a perda de calor por unidade de comprimento da tubulação (W/m) e a
temperatura da superfície externa do isolamento térmico.
Problema 16.23
O tubo de aço inoxidável (k = 1,4W/mK), utilizado para transportar um produto
farmacêutico resfriado, possui um diâmetro interno de 36mm e uma espessura de
parede de 2mm. O produto farmacêutico e o ar ambiente estão a temperaturas 6oC
e 23oC, respectivamente, enquanto os coeficientes correspondentes de convecção
interna e externa são 400 e 6W/m2K.
Problema 16.27
Considere o tanque de armazenamento de nitrogênio líquido do Exemplo 16.3. Foi
dito ao projetista do tanque para reduzir a taxa diária de evaporação de 7 para 4
litros/dia. Qual é a espessura necessária do isolamento térmico com pó de sílica?
Problema 16.28
A parede de um tanque esférico de 1m de diâmetro contém uma reação química
exotérmica e encontra-se a 200oC quando a temperatura do ar ambiente é 25oC. Qual
é a espessura de espuma de uretano necessária para reduzir a temperatura exterior
para 40oC, admitindo que o coeficiente de convecção é 20W/m2K para as duas
situações? Qual é o percentual de redução na taxa de calor obtida com o uso do
isolamento térmico?
Problema 16.47
Considere dos bastões delgados e longos de mesmo diâmetro, porém feitos de
materiais diferentes. Uma extremidade de cada bastão está fixada a uma superfície
(base) mantida a 100°C. A superfícies dos bastões são expostas ao ar ambiente a
20°C. Passando um termopar ao longo do comprimento de cada bastão observa-se
que as temperaturas dos bastões foram iguais nas posições xA = 0,15m e xB = 0,075m,
onde x é medido a partir da base. Se a condutividade térmica do bastão A é kA =
70W/mK, determine o valor de kB para o bastão B.
Problema 16.49
Uma aleta de seção transversal retangular fabricada em liga de alimínio (k =
185W/mK) tem uma espessura na base de t = 3mm e um comprimento L = 15mm.
Sua temperatura da base é Tb = 100°C e ela é exposta a um fluido para o qual T =
20°C e h = 50W/m2K.
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a) Para as condições anteriores e uma aleta de largura unitária, calcule a taxa
de transferência de calor da aleta, a eficiência e a efetividade.
b) Compare os resultados anteriores com aqueles de uma aleta fabricada de
cobre puro (k = 400W/mK).
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