Transmissão de calor I EXERCÍCIOS COM ANALOGIA ELÉTRICA 1

Transmissão de calor I
EXERCÍCIOS COM ANALOGIA ELÉTRICA
1: Exercício com analogia elétrica para paredes planas simples.
2: Exercício com analogia elétrica para paredes planas compostas.
3: Exercício com analogia elétrica para parede cilíndrica simples.
4 e 5: Exercícios com analogia elétrica para paredes planas compostas.
6: Exercício com analogia elétrica para paredes cilíndricas compostas.
7: Exercício com analogia elétrica para esfera simples.
1)
2)
Note que até aqui os exercícios foram exclusivos de transmissão de calor por
condução. No próximo exercício, condução e convecção coexistem, mas ainda se
desprezará a parcela trocada por radiação.
3) Exercício parede cilíndrica: Um gás quente à temperatura de 120 °C escoa através
de uma tubulação de aço carbono de 7,5 cm de diâmetro interno e 0,5 cm de espessura.
O tubo é isolado com uma camada de fibra de vidro de 5 cm de espessura, cuja
condutividade térmica vale 0,076 W/m.K. O ar atmosférico que envolve o isolamento
do tubo está a 28 °C. Determine a taxa de calor, por unidade de comprimento do tubo,
considerando que o coeficiente de troca de calor no lado interno vale 300 W/m2.K e do
lado externo vale 3 W/m2.K. Considere a condutividade térmica do tubo como 63,9
W
. (R.: 42,1 W/m)
m.K
4) Em uma parede plana composta por diferentes materiais, supondo regime
permanente, calcule o fluxo de calor. (Resp.: 579.809 W)
5) A temperatura interna de um forno é 1680 °C, a primeira camada da parede do forno,
conforme a figura abaixo, é de uma camada de tijolo refratário, de condutividade
térmica 1 W/m.K, seguida de um vão com ar em convecção forçada, considere o
coeficiente de troca médio o maior possível para esta situação. Após a camada do fluido
existe uma parede composta de isolamento externo, cuja temperatura não pode ser
maior do que 140 °C. Com os dados abaixo, calcule o calor perdido considerando a área
igual a unidade. (Resp.: 754,2 W)
6) Um gás quente a 123 °C escoa através de uma tubulação de aço, com 1,5 metro de
comprimento, 6 cm de diâmetro interno e 1 cm de espessura, cuja condutividade térmica
é 40 W/m.K. Metade do tubo é isolado com uma camada de fibra cerâmica e a outra
metade com um elastômero, ambas com 5 cm de espessura. Estas possuem
condutividade térmica de 0,07 e 0,05 W/m.K, respectivamente. O ar atmosférico que
envolve o tubo está a 25 °C. Determine a taxa de calor trocado, sabendo que o
coeficiente de troca de calor médio no lado interno vale 200 W/m2.K e do lado externo
vale 6 W/m2.K. Considere o regime permanente. (Resp.: 59,4 W)
7) Uma esfera de prata oca, com diâmetro interno de 5 cm e espessura 0,5 cm, está
imersa em um fluido cuja temperatura é 30 °C e coeficiente de película médio de 20
W/m2.K. Supondo que dentro da esfera haja 208 g de vapor de água a 120 °C, cujo calor
específico, cp vale 4,22 kJ/kg.K. Sendo assim, calcule a taxa de calor trocada em 5
segundos e o coeficiente de película médio do vapor. (Resp.:15,8 W e 100 W/m2.K)