Ciencias termicas

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Exercício 3.14. Um forno de formato cúbico, com altura de 5 ft, está isolado com 4" de um material isolante ( k=1 Btu/h.ftoF ). Nele são inseridas 1500 Ib/h de uma liga metálica, que se funde a 1100 oF, com calor latente de fusão da liga de 300 Btu/Ib. O forno se encontra em um ambiente onde a temperatura é 75 oF e o coeficiente de película é 2 Btu/h.ft.oF. Desprezando-se a resistência térmica doforno e admitindo-se que a liga já entre a 1100 oF, pede-se :
a) o fluxo de calor pelas 6 faces do forno
b) quantos HP são necessários para fundir a liga e compensar as perdas ?

Exercício 4.23. O proprietário de uma casa resolveu fazer o acabamento interno do salão de festas com mármore branco ( k = 2,0 Kcal/h.m.oC ). As paredes do salão, de tijolo de alvenaria ( k = 0,6 Kcal/h.m.oC ), de20 cm de espessura, medem 5 m x 4 m (altura) e o teto está bem isolado. A temperatura interna do salão será mantida a 20 oC, com coeficiente de película de 20 Kcal/h.m2.oC, através de ar condicionado. Em um dia de sol intenso a temperatura do ar externo chega a 40 oC com coeficiente de película de 30 Kcal/h.m2.oC. Sabendo que a temperatura da interface tijolo/mármore é 24 oC, pede-se :
a) ofluxo máximo de calor para o interior do salão;
b) as temperaturas das faces interna do mármore e externa do tijolo;
c) o custo de colocação do mármore.
DADO : Custo do mármore = $ 2.000,00 ( por m2 e por cm de espessura )
Exercício 4.20. Um longo cilindro ( k= 0,35 kcal/h.m.oC) de diâmetro externo 64 mm e interno 60 mm é aquecido internamente por resistência elétrica de modo a manter atemperatura da superfície externa a 90 oC. Quando água a 25 oC e velocidade 1 m/s flui transversalmente ao cilindro a potência requerida na resistência é 28 KW por metro de comprimento do cilindro. Quando ar a 25 oC e velocidade de 10 m/s flui do mesmo modo a potência requerida é 400 W por metro de comprimento do cilindro.
a) Calcular os coeficiente de película para os fluxos de água e ar
b)Calcular a temperatura da superfície interna do cilindro em ambos casos.
DADO : 1 W = 0,86 kcal/h
Exercício 4.19. Duas substâncias são misturadas reagindo entre si e liberando calor dentro de um tubo de diâmetro interno 7,62 cm e espessura igual a 0,5 cm ( k= 32 kcal/h.m.oC ). O comprimento do tubo é 10 m . Todo calor gerado na reação é cedido ao ambiente de modo que a temperatura da mistura ( 180 oC) permanece constante. Por motivo de segurança, será necessário isolar a tubulação, de modo que a temperatura na face externa do isolante ( k= 0,065 kcal/h.m.oC ) não ultrapasse 50 oC. O ar externo está a 25 oC, com coeficiente de película 12 kcal/h.m2.oC. O coeficiente de película da mistura é 90 kcal/h.m2.oC. Pede-se a espessura mínima necessária do isolante, para atender a condição desejada.Exercício 4.18. Um reservatório esférico de aço ( k=40 kcal/h.m.oC ) com 1 m de diâmetro interno e 10 cm de espessura, é utilizado para armazenagem de um produto a alta pressão, que deve ser mantido a 160 oC. Para isto o reservatório deve ser isolado termicamente, com um material isolante ( k=0,3 kcal/h.m.oC ). Sabendo-se que os coeficiente de película do produto e do ar são 80 kcal/h.m.oC e 20kcal/h.m.oC, respectivamente, e que a temperatura do ar ambiente é 20 oC, pede-se :
a) o fluxo de calor antes do isolamento;
b) espessura de isolante necessária, para que o fluxo de calor através do conjunto seja igual a 30 % do anterior;
c) as temperaturas , na interface aço-isolante e na superfície externa do isolante.
Exercício 5.7. Os gases quentes do interior de uma fornalha são separadosdo ar ambiente a 25 oC ( h = 17,2 Kcal/h.m.oC ) por uma parede de tijolos de 15 cm de espessura. Os tijolos tem uma condutividade térmica de 1,0 kcal/h.m.oC e uma emissividade de 0,8 . No regime permanente mediu-se a temperatura da superfície externa da parede da fornalha como sendo 100 oC. Considerando que a fornalha está em um grande compartimento cuja temperatura da superfície interna é...
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