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Transferência de Calor - Lista de Exercícios 1.
1) Uma janela de vidro duplo (cada um com espessura de 4 mm) possui uma camada de ar de 1 cm entre os vidros. O ar externo está a -10°C com um coeficiente convectivo de transferência de calor de 175 W/m²K. A superfície da camada de vidro em contato com o ambiente interno está a 298 K. Determine a taxa de transferência de calor e a temperatura mais baixa na camada de ar. Solução: 88 W/m², -9,4ºC; 2) Um painel de circuitos elétricos possui uma camada de 1mm de substrato, k = 0,95 W/mK, uma camada de 1,5 mm de plástico, k = 0,4 W/mK, exposta a um coeficiente convectivo externo h= 35 W/m²K do óleo de refrigeração. Se o circuito elétrico gera 1000 W/m², quão quente ele vai estar? Solução: 58ºC; 3) Uma manta fina de aquecimento elétrico dissipa 100 W/m². Sobre sua face esquerda tem 2 cm de madeira macia, seguida de uma placa de vidro de 2 mm de espessura exposta ao ar a 60ºC com um coeficiente convectivo h = 25 W/m²K. Sobre a face direita da manta aquecedora tem uma camada de ar de 1 mm, seguida de uma chapa fina de aço de 1 mm que está exposta a um escoamento de água a 200 kPa e 100ºC com um h = 50 W/m²K. A geometria é toda plana e o regime é permanente. Determine a temperatura da manta e as taxas de fluxo de calor (W/m²) para a direita e para a esquerda da manta. Solução: 94ºC, -63 W/m², 163 W/m² 4) Vapor d’água saturado a 15 kPa escoa em um tubo de aço com raio interno de 0,2 m e uma espessura de parede de 3 mm. O isolamento térmico aplicado em torno do tubo tem 0,1 m de espessura com uma condutividade térmica de 0,07 W/mK, e o coeficiente convectivo entre a superfície externa do isolante e o ar ambiente a 25ºC é 25 W/m²K. Determine a queda de temperatura através do isolamento e a taxa de fluxo de calor. Solução: 28ºC, 31 W/m; 5) Água líquida saturada a 500 kPa escoa, com uma vazão de 2 kg/s, em um tubo de metal com 5 cm de diâmetro interno, k = 40 W/mK, e espessura de parede de 3 mm. O tubo é exposto a um ambiente