Incropera et al., 6 ed.

Páginas: 6 (1481 palavras) Publicado: 4 de fevereiro de 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR
PROFESSOR: RAFAEL LUZ ESPINDOLA
ALUNO: _________________________________________
3ª LISTA DE EXERCÍCIOS – 2014.2
1. Óleo de motor a 100°C e a uma velocidade de 0,1 m/s escoa sobre as duas superfícies de uma placa
plana com 1 m de comprimento mantida a 20°C. Determine:
(a) As espessuras das camadas limite develocidade e térmica na aresta de saída da placa.
(b) O fluxo térmico local e a tensão de cisalhamento local na superfície na aresta de saída da
placa.
(c) A força de arrasto e a taxa de transferência de calor totais, por unidade de largura da placa.
2. Um aquecedor elétrico de ar é constituído por um conjunto horizontal de finas tiras metálicas que
possuem, cada uma, 10 mm de comprimento na direçãodo escoamento do ar, que é paralelo à
superfície superior das tiras. Cada tira possui 0,2 m de largura, e 25 tiras são posicionadas lado a lado,
formando uma superfície lisa e contínua sobre a qual o ar escoa a uma velocidade de 2 m/s. Durante
a operação, cada tira é mantida a 500°C e o ar está a 25°C.
(a) Qual é a taxa de transferência de calor por convecção na primeira tira? E na quintatira? Na
décima tira? Em todas as tiras?
(b) Para velocidades do ar de 2, 5 e 10 m/s, determine as taxas de transferência de calor por
convecção em todas as posições da parte (a). Represente os seus resultados na forma de uma
tabela ou de um gráfico de barras.
3. Considere ar atmosférico a 25°C e a uma velocidade de 25 m/s escoando sobre as duas superfícies
de uma placa plana com 1 m decomprimento, mantida a 125°C. Determine a taxa de transferência
de calor saindo da placa, por unidade de largura, para valores do número de Reynolds crítico de 105 ,
5 × 105 e 106 .
4. A superfície superior de um compartimento aquecido possui uma porção muito lisa (A) e outra
acentuadamente rugosa (B), e encontra-se em contato com uma corrente de ar atmosférico. Com o
interesse de minimizar atransferência de calor por convecção total na superfície, qual das duas
orientações, (1) ou (2), é preferível? Se Ts = 100°C, T∞ = 20°C e u∞ = 20 m/s, qual é a taxa de
transferência de calor por convecção em toda a superfície para essa orientação?

5. Considere uma aleta retangular que é usada para resfriar o motor de uma motocicleta. A aleta possui
0,15 m de comprimento e está́ a uma temperaturade 250°C, quando a motocicleta desloca-se a uma
velocidade de 80 km/h em ar a 27°C. O ar encontra-se em escoamento paralelo às superfícies da aleta
e condições de escoamento turbulento podem ser admitidas ao longo de toda a superfície. Qual é a
taxa de remoção de calor por unidade de largura da aleta?
6. Uma série de 10 circuitos integrados (chips) de silício, cada um com comprimento L = 10mm, é
isolada em uma de suas superfícies e resfriada pela superfície oposta com ar atmosférico, em
escoamento paralelo, com T∞ = 24°C e u∞ = 40 m/s. Quando em operação, a mesma potência elétrica
é dissipada em cada chip, mantendo um fluxo térmico uniforme ao longo de toda a superfície
resfriada.

Se a temperatura em cada chip não pode ultrapassar 80°C, qual é a potência máxima permitida emcada chip? Qual é a potência máxima permitida se um promotor de turbulência for utilizado para
perturbar a camada-limite na aresta frontal? Seria preferível orientar a série de chips em uma direção
normal ao escoamento do ar em vez de na direção paralela?
7. Considere os fluidos a seguir, cada um com uma velocidade de V = 5 m/s e uma temperatura de
T∞ = 20°C, em escoamento cruzado sobre umcilindro com 10 mm de diâmetro, mantido a 50°C: ar
atmosférico, água saturada e óleo de motor. Calcule a taxa de transferência de calor por unidade de
comprimento do cilindro, q’, usando a correlação de Churchill- Bernstein.
8. Um elemento aquecedor elétrico, na forma de um longo cilindro, com diâmetro D = 10 mm,
condutividade térmica k = 240 W/(m·K), massa especifica  = 2700 kg/m3 e calor...
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