Aula 8 e 9 - Questionário

 Após as aulas 8 e 9 você deve ser capaz de responder as seguintes questões:

1> Diferencie com suas palavras Condução de Convecção.

2> O que a condutividade térmica mede?

3> Quais os tipos de convecção? Dê um exemplo de cada.

4> Por que a condutividade térmica nos sólidos é maior que nos líquidos?

Aula 9 - Exercícios de Sala

 1> A superfície de uma placa de aço é mantida a uma temperatura de 150 °C. Uma corrente de ar é soprada por um ventilador e passa por sobre a superfície da placa. Sabendo que o ar se encontra a uma temperatura de 25 °C e considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de 150 W / m2 ⋅ K, determine o fluxo de calor removido da placa.

2> A superfície externa das paredes de um forno industrial possui uma área de 8m2 e é mantida a uma temperatura de 150 °C, enquanto o ar externo do ambiente se encontra a uma temperatura de 25 °C. Considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de 50 W / m2 ⋅ K , determine a taxa de calor trocado por convecção entre as paredes do forno e o ar.

3> Resultados experimentais do coeficiente de transferência de calor por convecção h , para o caso de um escoamento sobre uma placa plana isotérmica de comprimento 0,5 m, sugerem a seguinte relação: h = 2x−1/2 . Determine o coeficiente de transferência de calor por convecção média h sobre toda a placa.

Aula 9 - Convecção

Iniciaremos mostrando que a convecção pode ser separada em dois tipos, livre e forçada. Logo depois falaremos da Lei de Newton de Resfriamento.

Baixas Temperaturas

Aula 8 - Exercícios de Sala

 1> A condutividade térmica de uma folha de isolante de alumínio extrudado rígido é igual a  0,029 W / m ⋅ K. Para uma determinada aplicação, a diferença de temperaturas medidas entre as superfícies de uma folha com 20 mm de espessura deste material é T1 − T2 = 10 K . Qual é a taxa de transferência de calor através de uma folha de isolante com dimensões 2 m x 2 m?

2> A câmara de um freezer é um espaço cúbico com 2 m de lado. Considere o fundo como sendo perfeitamente isolado. Qual a espessura mínima requerida do isolante térmico à base de espuma de poliestireno (k = 0,030 W / m . K) que deve ser aplicado nas paredes do topo e das laterais do freezer, para garantir que a taxa que entra nele seja inferior a 500 W, quando as suas superfícies interna e externa se encontram a - 10 °C e 35 °C, respectivamente?

3> Uma taxa de calor de 3 kW é conduzida através de um material isolante, utilizado em um forno industrial, com área de seção reta de 10 m2 e espessura de 2,5 cm. Se a temperatura da superfície interna é de 415 °C e a condutividade térmica do material é de 0,02 W / m . K, qual a temperatura da superfície externa? 

Alumínio Extrudado:

Aula 8 - Transferência de Calor - Condução

A transferência do Calor pode ocorrer através da Condução, Convecção e Radiação (ou Irradiação). Abaixo veremos esses processos de transferência:

1> Condução

Taxa de Transferência do Calor

Universo Mecânico - Temperatura - Lei dos Gases

Aula do semestre passado

Aula 7 - Exercícios de Sala (Perda de Carga)

1> A perda de carga representa uma conversão de energia mecânica em energia térmica, ou seja, uma energia potencial, cinética ou de pressão que é perdida ao longo do escoamento, devido ao efeito do atrito. Considere que água escoa com velocidade de 1 m/s através de um conduto circular de diâmetro 0,1 m. Qual o fator de atrito aproximado desse escoamento? O contudo pode ser considerado como liso.

Dados da água: ν =10−6 m2 / s.

2> A perda de carga localizada ocorre em locais ou singularidades em que o escoamento sofre perturbações bruscas. Essa perda de carga é devido aos efeitos de atrito e do gradiente adverso de pressão que ocorre quando o fluido atravessa as singularidades inseridas no sistema.

Qual a perda de carga localizada em uma entrada de borda viva (K = 0,5) cuja velocidade do escoamento é de 4 m/s?

3> Tem-se que o coeficiente de forma é encontrado a partir de quadros, gráficos etc. geralmente construídos a partir de dados experimentais levantados para cada tipo de singularidade. Qual a perda de carga localizada em uma contração brusca de razão 0,25, cuja velocidade do escoamento é de 5m/s?

4> O coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas é calculado a partir de gráficos como o ilustrado na figura a seguir, em que h / D é a fração de abertura da válvula. O gráfico apresentado na figura é utilizado para o cálculo do coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas dos tipos: globo, disco e gaveta. Qual a perda de carga localizada em uma válvula de gaveta, 30% aberta, cuja velocidade do escoamento é de 5 m/s?

Aula 7 - Escoamento - Parte Final e Perda de Carga em um Escoamento Interno

Iniciaremos a aula falando ainda de escoamento em conduto fechado. Falaremos de rugosidade e fator de atrito. Logo depois falares de Perda de Carga.

Perda de Carga: Energia Mecânica => Energia Térmica

Veremos que podemos classificar a perda em dois tipos: Carga Distribuída e Carga Localizada.

Perda de Carga Distribuída:

Falaremos também sobre o diagrama de Moody:

Perda de Carga Localizada:

Construção de Gasoduto

Nesta aula falaremos da prova de duas semanas atrás.

Slides da aula