LISTA DE EXERCÍCIOS – LAB DE CIÊNCIAS TÉRMICAS
Professora: Micheli Zanetti
Questão 1 Sobre a prática de convecção forçada responda:
a) No experimento foi utilizado um cilindro metálico de cobre (kcobre = 401 W/mK), provido de
resistência elétrica internamente. Suponhamos que tivéssemos utilizado um cilindro de aço
(kaço = 16 W/mK), para as mesmas condições em regime permanente de temperatura e vazão de ar,
teríamos encontrado um valor igual, maior ou menor para o h médio. Justifique sua resposta.
Questão 2 – Experimentos foram conduzidos com um cilindro metálico de 4 cm de diâmetro e 20
cm de comprimento. O cilindro é aquecido internamente por uma resistência elétrica ôhmica de 110
Ω e é submetido a um escoamento cruzado de ar no interior de um túnel de vento de baixas
velocidades. Sob as mesmas condições de operação adotada por sua equipe no experimento de
convecção forçada, nas quais a velocidade e a temperatura do ar na corrente do cilindro são
mantidas em V = 10 m/s e 26,2°C, respectivamente. Determine o coeficiente convectivo médio de
transferência de calor utilizando-se os seguintes dados experimentais, e compare o resultado
experimental com o coeficiente de transferência de calor calculado por uma correlação apropriada.
Termopar 2: 129,3°C
Termopar 3: 127,1°C
Termopar 4: 128,8°C
  2,092  10
5
m2
s
Pr = 0,7070
Kar = 0,030 W/(m.K)
Kalumínio = 238,68 W/(m.K)
Nu  c Re n Pr
1
3
Reynolds
0,4-4
4-40
40-4000
4000-40000
40000-400000
c
0,989
0,911
0,683
0,193
0,027
N
0,330
0,385
0,466
0,618
0,805
Questão 3 – Sobre a prática de perfil de temperatura em barras circulares responda:
a) Como se explica o fato de h ter dado maior para a temperatura da fonte próxima a 900C do que a
50 0C no experimento das barras circulares? Justifique sua resposta.
Questão 4 – Um cilindro de cobre está em um ambiente contendo ar a uma temperatura uniforme
de 20°C. O cilindro tem 7,5 m de comprimento e 0.5 m de diâmetro e é mantida a 60°C. Calcule o
coeficiente de transferência de calor, h.
Dados:
 ar  1.128kg / m 3
 ar  2.007 x10 5 kg / m.s Pr  0.70
k ar  0.02723W / m 0 C
 ar  1.748x10 5 m 2 / s

1
Tf
Número de Rayleigh: Ra D 
g. .(Tsup  T ).D 3
v.

0,62( Ra D )1 / 6
Número de Nusselt: Nu D   0,60 
(1  (0,559 / Pr)9 / 16 ) 8 / 27




2
Questão 5 – Sobre a prática de curva característica da bomba centrífuga, responda:
a) por que se utiliza a altura manométrica para medir a energia de uma bomba centrífuga, ao invés
de pressão?
b) para medir a pressão na entrada da bomba, utilizou-se um manômetro de vidro em tubo U aberto,
que tinha um diâmetro interno de ¼”. Suponha que o diâmetro interno deste tubo em U fosse de
3/8”, ou seja, um diâmetro maior. Neste caso, obteríamos um valor para pressão maior, menor ou
igual ao valor obtido com o manômetro antigo. Justifique sua resposta?
Questão 6 – Para o cálculo de P1 (prática de bombas – determinação da curva característica de uma
bomba centrífuga) você utilizou a seguinte equação no cálculo da pressão de sucção da bomba
H O 

P1   hg  2  * g * H . Demonstre como chegou nesta equação (deduza esta equação).
2 

Questão 7 – Reynolds
a) Como você explica o escoamento ser laminar para baixos valores de Reynolds?
b) Por que durante o experimento pode ocorrer do azul de metileno parar de sair do traçador?
c) Por que o gráfico delta P versus u, para valores maiores que 1700 a curva torna-se
ascendente?
d) O que quer dizer o número de reynolds menor que 2100 (regime laminar), e maior de 2300
(regime turbulento)?
Questão 7 – Sobre condução de calor nas barras, explique o gráfico abaixo.
325
Alumínio
Temperatura (K)
320
Cobre
Aço inox
315
310
305
300
295
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Distância da fonte de calor (m)
0.9
1