Transferencia de calor

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EXERCÍCIOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR
ENGENHARIA QIÍMICA - 7º PERÍODO DIURNO – ENTREGAR: 13/04/2011 até ás 9:20h. ENGENHARIA QIÍMICA - 7º PERÍODO NOTURNO – ENTREGAR: 9/04/2011 até ás 9:20h.
1 - Um tubo condutor de vapor de diâmetro interno 150 mm e externo 160 mm é coberto com duas camadas de isolante térmico. A espessura da primeira camada é 20 mm e a da segunda camada é 60 mm. As condutividadestérmicas k1, k2, k3 do tubo e das camadas isolantes são 40, 0,10 e 0,04 kcal/h.m.oC, respectivamente. A temperatura da superfície interna do tubo de vapor é 350 oC e a da superfície externa do segundo isolante é 50 oC. Calcular : a) O fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo. b) A temperatura nas interfaces das camadas. 2 - Uma esférica, de diâmetro 0,25 m, contém no seu interiorcircuitos que dissipam 75 W. Se a superfície da sonda possui uma emissividade de 0,9 e não recebe radiação de outras fontes, qual a temperatura da superfície? 3 - Um reservatório esférico destinado a encerrar oxigênio líquido, tem raio interno igual a 1,2 m e é feito de vidro com espessura igual a 0,05 m ( k = 0,5 kcal/h.m.oC ). O reservatório é revestido externamente por uma camada de lã de vidro deespessura igual a 0,30 m ( k = 0,02 kcal/h.m.oC ). A temperatura na face interna do vidro é -150 oC e na face externa do isolamento é 10oC. Calcular : a) fluxo de calor através da parede b) temperatura na interface vidro/isolante 4 - Uma tubulação de vapor d”água sem isolamento térmico atravessa uma sala na qual o ar e as paredes se encontram a 30°C. O diâmetro ext. do tubo é de 70mm, a temperatura desua superfície é de 200°C e esta superfície tem emissividade igual a 0,9. Quais são o poder emissivo da superfície e a sua irradiação? Sendo o coeficiente associado à transferência de calor por convecção natural da superfície para o ar de 20W/(m².K), qual é a taxa de calor perdida pela superfície por unidade de comprimento do tubo? 5 - A parede de um forno possui uma espessura L = 0,05 m e a suasuperfície externa está exposta ao ar e a uma grande vizinhança. O ar e a vizinhança encontram-se a 303K. Sendo a temperatura da superfície externa igual a 423K, e o seu coeficiente de transferência de calor por convecção e a sua emissividade iguais a h = 10 W/m2K e ε = 0,8, respectivamente, qual é a temperatura da superfície interna, se a parede possuir uma condutividade térmica k = 0,9 W/mK? 6 -Um chip quadrado de silício (k = 200 W/m·K) possui L = 5 mm de lado e espessura E= 2 mm. O chip está alojado no interior de um substrato de tal modo que as suas superfícies laterais e inferior estão isoladas termicamente, enquanto sua superfície superior encontra-se exposta a uma substância refrigerante. Se os circuitos dissipam 10 W e se encontram montados na superfície inferior do chip, qual adiferença de temperatura que existe entre as suas superfícies inferior e superior, em condições de regime estacionário? 7 - Um forno de 5 m de comprimento, 4m de largura e 2 m de altura tem sua parede constituída de 3 camadas. A camada interna de 0,5 m é de tijolos refratários ( k=1,0 kcal/h.m. oC ). A camada intermediária de 0,25 m tem a metade inferior de tijolos especiais (k=0,10 kcal/h.m oC) ea metade superior de tijolos comuns ( k=0,20 kcal/h.m.oC). A camada externa de 0,05m é de aço ( k=20 kcal/hm C). Sabendo-se que a superfície interna está a 1700 oC e a superfície externa está a 60 oC . Pede-se : a) o calor perdido pela parede. b) considerando que após, alguns anos o fluxo de calor aumentou 10 % devido ao desgaste da camada de refratários. Calcular este desgaste supondo que omesmo foi uniforme em todo o forno.

8 - Oxigênio líquido, que possui ponto de ebulição de 90K e um calor latente de vaporização de 200 kJ/kg, é armazenado em um recipiente esférico cuja superfície externa possui um diâmetro de 600 mm e está a uma temperatura de -20ºC. O recipiente é guardado em um laboratório cujo ar e paredes se encontram a 25ºC. Se a emissividade da superfície é de 0,40 e o...
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