Exercícios de Transferência de Calor: Análise Global de Sistemas, Exercícios de Calor e Transferência de Massa

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

NOTURNO

CAIRO VITOR DE SOUSA CARVALHO

EXERCÍCIOS:

CAPÍTULO 4

SÃO JOÃO DEL-REI

1. Uma esfera sólida de cobre de 10 cm de diâmetro (  = 8954 kg/m3 , cp = 383 J/kg ºC, k = 386 w/m ºC), inicialmente a uma temperatura uniforme Ti = 250º C, é respectivamente imersa em um fluido bem agitado, que é mantido a uma temperatura T∞ = 50º C. O coeficiente de transferência de calor entre a esfera e o fluido é h = 200 w/m2 ºC. a) Verifique se é possível aplicar a análise global do sistema. b) Se for possível, determinar a temperatura do bloco de cobre em t = 5,10,20 minutos depois da imersão.

2. Empregando a análise global do sistema, determine o tempo necessário para que uma esfera maciça de aço, com diâmetro D = 5 cm com ( = 7833 kg/m3 , cp = 0,465 KJ/kg ºC, k = 54 w/m ºC), esfrie de 600ºC até 200ºC quando exposta a uma corrente de ar a 50ºC tendo um coeficiente de transferência de calor h =100 w/m2 ºC.

4. Uma placa de cobre, com 2 cm de espessura, ( = 8954 kg/m3 , cp = 0, KJ/kg ºC, k = 386 w/m ºC), está incialmente a T0 = 25ºC. Em t > 0, ela está sujeita a um fluxo de calor q = 8000 w/m2 em uma de suas superfícies e é resfriada por convecção pela outra superfície, com um coeficiente de transferência de calor h = 200 w/m2 ºC num ambiente a T∞ = 25ºC. Usando a análise global, desenvolva uma expressão da temperatura transiente T(t) na placa.

5. Uma laranja com 10 cm de diâmetro está inicialmente a uma temperatura uniforme de 30ºC e é colocada em um refrigerador em que a temperatura do ar é de 2ºC.Se o coeficiente de transferência de calor entre o ar e a superfície da laranja for h = 50 w/m2 ºC, determine o tempo necessário para que o centre da laranja atinja a 10ºC. Dado:α = k/Cp ρ=1,4 x 10-7 m2 /s Fonte: Apostila Transferência de Calor 1, Autor: desconhecido.