TCM Lista de Exercicios 01 respostas

Universidade Estadual de Ponta Grossa
Departamento de Engenharia de Materiais
Transferência de Calor e Massa
Lista de Exercícios 1
Prazo para entrega: 31/07/2015 (15:20h)

Valor: 30% de MB1 (3,0 na 1ª Média Bimestral)

1 – O consumo de energia associado a um aquecedor de água doméstico possui dois componentes:
(i) a energia que deve ser fornecida à água para elevar sua temperatura até o valor no interior do aquecedor, à medida que ela é introduzida para substituir aquela que está sendo consumida e (ii) a energia necessária para compensar as perdas de calor que ocorrem no tanque de armazenamento do aquecedor (boiler) ao mantê-lo à temperatura desejada. Neste problema, vamos avaliar o primeiro desses dois componentes para uma família de 4 pessoas, cujo consumo diário médio de água quente é de aproximadamente 100 galões. Se a água de reposição está disponível a 15°C, qual é o consumo anual de energia associado ao aquecimento desta água até a temperatura de armazenamento de
55°C? Para um custo unitário de energia elétrica de $0,08/(kW.h), qual é o custo anual associado com o fornecimento de água quente?
R: Qa=6421,8 kW.h
C=$ 513,74
2 – A distribuição de temperaturas, em regime estacionário, em uma parede unidimensional com condutividade térmica k e espessura L tem a forma T = ax³ + bx² + cx + d. Desenvolva expressões para a taxa de geração de calor por unidade de volume na parede e para os fluxos térmicos em suas duas superfícies (x=0 e x=L).
R: q=−k
˙
(6ax +2b) q ' ' x (0)=−k.c q ' ' x (L)=−k (3aL²+2bL+c )
3 – O vidro traseiro de um automóvel é desembaçado pela fixação de um aquecedor em película, fino e transparente, sobre a sua superfície interna. Aquecendo eletricamente este elemento, um fluxo térmico uniforme pode ser estabelecido na superfície interna. Para um vidro com 4mm de espessura, determine a potência elétrica por unidade de área do vidro necessária para manter uma temperatura na superfície interna em 15°C, quando a temperatura do ar no interior do carro e