Exer Exercí cíci cio o P.1 P.1.3 .3.1 .1.. Uma Uma pare parede de de um forn forno o é cons constititu tuíd ída a de de dua duass cam camad adas as:: 0,2 0,20 0 m de tijol tijolo o re re !cal#$.m.%&' e 0,13 m de tijolo isolante 0,1( !cal#$.m.%&'. ) temperatura dos *ases dentro do e o coeficiente de película na parede interna é (4 !cal#$.m 2 %&. ) temper temperatu atura ra amie amiente nte é 2+% de película na parede externa é 12,( !cal#$.m 2.%&. &alcular : a' o fluxo de calor por m 2 de parede5 -. 140,6 7cal#$ p#m 2' ' a temperatura nas superfícies interna e externa da parede. -. 1( %& l1 !1 l2 !2
0.2 1.2 0.13 0.15
/inf int $ int
1700 58
/ inf ext $ ext
27 12.5
)
1 m2
a' " ΔT
16 73
ΔT=T inf int - T inf ext
Ri
0 .0 1 7 2 4 1 3 7 9
R= 1/h.A
convecço
R1
0 .1 6 6 6 6 6 6 6 7
R=!/".A
con#$ço
R2
0 .8 6 6 6 6 6 6 6 7
R=!/".A
con#$ço
Re
0. 08
R= 1/h.A
convecço
Rt=
1 .1 3 0 5 7 4 7 1 3
Rt = Ri % R1 % R2 % Re
&=
1 4 7 9 .7 7 8 3 6 5
"/#-
'( T) int e T) ext * +$xo , o me)mo to#) )eçe)/e#e) ΔT int
2 5 .5 1 3 4 2 0 0 9
ΔT=&R
oo T) int
1 6 7 4 .4 8 6 5 8
T) int = T inf int - ΔT
ΔT ext
1 1 8 .3 8 2 2 6 9 2
ΔT=&R
1 4 5 .3 8 2 2 6 9 2
T) ext = T inf ext % ΔT
ΔT no c)o en) o inteno
oo T) ext
Exer Exercí cíci cio o P.1 P.1.3 .3.2 .2.. Um for forno no ret retan an*u *ula larr de uma uma fá fáric rica a de cer cerm mic ica a está está iso isola lado do com com dua duass cam cam
c #o fono #e eftio e)eci = 06 c/h.m.( e o$t #e $m 'om i)onte = 009 c/h.m.(. : &$e temet$ #o m'iente , 20 h =20 c/h.m.(. * +$xo #e co tv,) # e#e #o fono #e 40
a' ) espessura de cada camada ue forma a parede do forno ' ) temperatura da interface das camadas8 c' 9e for especificada uma temperatura máxima de 30%& na parede externa do forno, ual a n " )" <1 = <2 /s int !1 !2 <1 <2
800 1 0.4 m 900 0.6 0.09
$ ext / inf ext
20 20
-e
0.05
ΔT ext
40
ΔT=&R
60
T) ext = T inf ext % ΔT
oo T) ext ( !1 e !2 !1%!2
0.4
R e#e
1.05
R e#e = !1/"1.A( % !2/"2.A( e !1%!2 = 04 oo R e#e = !1/"1.A( % 04-!1(/"2.A( !1=
0.359411765
!2=
0.040588235
!1 = R."1."2(-04."1((/"2-"1( :en#o o) A omi>#o) oi) )o i$i) 1
'( T intefce R1=
0.599019608
R=!/".A(
ΔT=
479.2156863
ΔT=&R
T intef.
420.7843137
T intefce = T) int - ΔT
c( !2 T) ext = 30 T) ext
30
R=
1.0875
R2=
0.488480392
!2=
0.043963235
R=ΔT/&
!=R".A(
Exercício P.1.3.3. Um sumarino dee ser projetado para proporcionar uma temperatura a*rad * )$'mino o#e )e i#ei?#o como $m ciin#o #e 10m #e #i@meto e 70m #e comimento. * coeciente # en&$nto &$e no exteio e)>m- )e &$e vie ente 70 c/h.m2. )$'mino #o( e 600 c/h.m2. ve #o )$'mino , #o >o )n#$Bche com $m cm# exten #e 19 mm #e ço inoxi#ve =14 "c/h.m.( $m e $m cm# #e 6mm #e $mBnio =175 "c/h.m.( no inteio. Cetemine otDnci nece))i em E( # temet$ # $ #o m vi ente 7 e 12. 1 "E = 860 "c/h. Re)o)t < 402 "E T inf int
20
h int
12
h ext R !
600 foi e)cohi#o o vo )it$ço extem em movimento( 5m 70
e3=
0.019 m
3=
14
e2=
0.025 m
2=
0.034
e1=
0.006 m
1=
175
T ext inf ( &= ΔT=
7 foi e)cohi#o o vo )it$ço extem meno temet$( 1"E = 086 c/h( 13
A te
2199.114858
A ')e
78.53981634
A ciin#o R=
2356.19449 0.000348734
R= Rconvecço int % R on#$ço e#e) 1 t, 3 % R convecço exteno foi con)i#e# e #o ciin#o como me)m to#) cm#) oi) )
&=
37277.67698 c/h 43.34613603 "E
no fom con)i#e#) ')e) # e)o)t como con)t no execBci
Exercício P.1.3.. Um reseratArio esférico ! " 1,6( !cal#$.m.%&' de dimetro externo 1,2 m e #e mo#o mnte temet$ # )$eFcie exten 90. G$n#o $ #e ch$v 25 +$i eo #o exte otDnci e&$ei# n e)i)tDnci , 140 "E. G$n#o tmo)f,ico 25 +$i eo #o exteno #o e)evtHi
-esposta : (4,( e 0;,( 7cal#$.m2.%& 5 21(,+%& e ;6;,4 %& a' &alcular os coeficientes de película para os fluxos de á*ua e ar.
' &alcular a temperatura da superfície interna do reseratArio em amos casos.
1.65
C ext
1.2
R ext
0.6
C int
1.1
R int
0.55
T) ext A e)fe
90 4.523893421
( G$n#o chove... &=
140 "E
&=
120400 c/h
T inf ext
25
ΔT=
65
R=
0.000539867
R=ΔT/&
h ext =
409.4498963
R=1/h.A(
IIIIIIII h=1/R.A(
G$n#o vent... &=
20 "E
&=
17200 c/h
T inf ext
25
ΔT=
65
R= h ext =
0.00377907 58.49284233
R=ΔT/& R=1/h.A(
IIIIIIII h=1/R.A(
'( G$n#o chove... R=
0.007307389
R= 1/1( - 1/2((/4.".J(
ΔT=
879.8096946
ΔT=R.&
T) int =
969.8096946
G$n#o vent... ΔT=
125.6870992
T) int =
215.6870992
Exercício P.1.3.(. Um tanue de formato cGico, com 1m de lado, é utiliFado para armaFenar u A e#e #o tn&$e , con)>t$B# #e $m cm# inten #e c'ono = 22 E/m." ( #e 40 mm #e e)e))$ $
! " 0,212 C#m.7' e um inAlucro de a?o ! " 60 C#m.7' de 10 mm de espessura. Por motio )$eFcie exten #o ço no #eve )e mio &$e 60. on)i#en#o &$e temet$ m'iente , 30 com
a' o fluxo de calor na condi?@o de se*uran?a, ou seja, 60%& na superfície externa do a?o ' a espessura do refratário para atender a condi?@o de se*uran?a a temperatura da superfície externa do a?o se a camada de refratário for sustituída por de u ! " 0,024; C#m.7' de mesma espessura. -esposta: 3600 C, ' 0,(0m a' "
1m 6 m2
/ inf int $ int !1" <1 72 <2" 73" <3"
210 80 22 0.04 m 2.12
m 60 0.01 m
/s ext / inf ext $ ext "
60 30 20 3600
&=ΔT/R
R=1/h.( convecço
con)i#e#o &$i en) cm
Rt=
0.041666667
R=ΔT/&
con)i#e#o &$i en) cm# #e convecço inten mi)
Ri =
0.002083333
R1 =
0.00030303
' <2
R2 =
!2/"2A(
R3=
2.777778K-05
R2=
0.039252525
!2=
0.499292121
IIIIIII !2 = R2"2A
R2= RT - Ri % R1 % R3(
Exercício P.1.3.6. )r na press@o de 6 !H#m 2 e temperatura de 300%& , fluí com elocidade de 1 Determine a taxa de transferBncia de calor necessária para manter a superfície da placa na te &onsidere re*ime permanente e despreFe os efeitos da radia?@o. Para fluxo laminar -e I (x10 ( ' se*uinte correla?@o adimensional é apropriada para este tip
Hu " 0,66.-e1#2.Pr 1#2, onde
Hu " $.<'#7 e
)s propriedades estimadas do ar e o nGmero de Prandt s@o: N " 5.21K-04 m2/) 0.0354 E/m." !" 0.687 Pr " 10 J inf 0.5 < 0.25 K 300 / inf 27 /s ΔT=
273
Re!
9.60K%03
L$
53.91536981
L$ = 0664.Re1/2.;1/2
h=
3.817208183
h=L$."/!
&=
130.2622292
&=h.A.ΔT
, meno &$e 5x10 5 ento o#e )e $)# e&$ço #e L$))e
L$ = h.!(/" +$xo #e co convecço e&$ço #e LeMton
Lo 'te$ com o e)$t#o m) co$ Hximo.
Exercício P.1.3.+. L*ua a / " 0%&, flui sore uma placa de alumínio de 10mm de espessura. A )$eFcie )o' $ e)t T= 598 e )$eFcie oo)t e)t 60. ; ) con#içe) #e eime emne ente $ e c. A con#$>vi##e t,mic #o $mBnio , = 2041 E/m." 60( Re)o)t< 2061 E/m2 T inf ext
40
<"
0.01 m
T) ext
59.8
T) int
60
h A
204.1 1
;imeio vmo) #e)co'i o +$xo #e co $)n#o c #e $mBnio R= &=
4.899559K-05 4082 E
R=!/".A( &=ΔT/R
Km mo) #o +$xo #e co vmo) #etemin o coeciente #e eBc$ h=
206.1616162 E o m2 &=h.A.ΔT
ratário ! "1,2 orno é 1+00%& e o coeficiente
adas, sendo a primeira, ue está em contato com
'e-)e &$e temet$ # fce inten #o fono , 900 e cm #e e)e))$ , i$ 800 c/h o m2 . ;e#e-)e<
a espessura isolante necessária -espostas : 0,3(;m e 0,00(m 5 20%& 5 0,0m
áel > tripula?@o n@o inferior a 20%&. e eBc$ inteno , cec #e 12 c/h.m2. oci##e mxim(. A con)t$ço #) e#e) cm# #e 25mm #e ' #e vi#o =0034 "c/h.m.( $ni##e #e &$ecimento e&$ei# )e
viçe) )o e&$en).
o(
interno 1,1 m é auecido internamente por resistBncia elétrica no #o e)evtHio #$nte $m teme)t#e io #$nte $m ventni otDnci e&$ei# , 20 "E. CAC* < 1 "E = 860 c/h
m produto uímico a 210%&, com coeficiente de película interno de 40 C#m 2.7. cm# inteme#ii #e eftio
e se*uran?a dos traal$adores, a temperatura da oeciente #e eBc$ exteno #e 20 E/m2." #etemine<
a de isolante
# #e convecço exten
) 3 cm#) #e con#$ço exc$in#o convecço exten(
0 m#s sore uma placa plana de comprimento 0,( m e 0,2( m de lar*ura. peratura de 2+%&. Dados: -esposta: 12,6( C' o de escoamento:
< " comprimento da placa'
placa é eletricamente auecida do lado oposto ao da á*ua. te #etemine o coeciente #e tn)feDnci #e co coeciente #e eBc$(
