7/24/2019 Lista 4 Reg Transiente

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Lista de Exerccios : Conduo de Calor em Regime Transiente

1)

Tericas:a) para que tipo de corpos feitos do mesmo material mais provvel que a anlisepelo mtodo de capacitncia global seja aplicvel: o fino ou o mais arredondado de mesmovolume? Por qu?B) Considere a TC entre 2 corpos slidos idnticos quentes em seus ambientes. O 1 slido caiuem um recipiente grande cheio de gua, enquanto o 2 esfria naturalmente no ar. Para qualslido mais provvel a anlise do mtodo de capacitncia global? Por que?C) Considere uma batata assada quente no prato. A T da batata diminui em 4 C duranteo primeiro minuto. A queda de T durante o segundo minuto vai ser inferior, igual ousuperior a 4 C? Por que?D) Por que os grficos de temperatura transiente so elaborados utilizando quantidadesadimensionais, como os nmeros de Biot e Fourier, em vez de variveis reais, comocondutividade trmica e tempo?E) Qual o significado fsico do nmero de Fourier? O nmero de Fourier dedeterminado problema de TC dobra quando o tempo duplicado?F) Como podemos usar os grficos de temperatura transiente quando especificada atemperatura na superfcie da geometria em vez da T do meio envolvente e docoeficiente de transferncia de calor por conveco?G) O nmero do Biot durante um processo de TC entre a esfera e seus arredores 0,02.Voc usaria a anlise de capacitncia global ou os grficos de temperatura transiente paradeterminar a temperatura no ponto central da esfera? Por qu?H) Em que condies uma parede plana pode ser tratada como um meio semi infinito?

2) Ex. 4.11 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

3) Ex. 4.14 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

4) Ex. 4.17 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

5) Pur de tomate deve ser aquecido de 15 at 65C em um tacho cilndrico encamisado,equipado com um agitador mecnico que garante um elevado grau de agitao.Empregando como meio de aquecimento vapor saturado com presso absoluta igual a1,25 kgf/cm2, determine o tempo necessrio para que o produto 65 C.

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Dados:

= )997,0X.44,0.(4,62 s lb/ft

Xs = 0,2 (teor de slidos)cp = )X.67,01( s BTU/lb.F

k = 0,309 BTU/h.ft.FU = 60 BTU/h.ft .F

Pvapor

=

1,25 kgf/cmTvapor(1,25 kgf/cm )= 221,9 F

6) Ex. 4.37 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

7)

Ex. 4.40 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

8)

Ex. 4.48 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: umaabordagem prtica. 4ed., 2012.

9)

Frutas esfricas so pr-resfriadas num tnel com ar a 2C. Esse pr-resfriamento seestende at que a superfcie da fruta atinja 1C e, a partir de ento, as frutas sotransferidas para uma cmara de armazenamento, onde a temperatura ambiente de1C. Determine o tempo de residncia das frutas no tnel. Aps esse tempo, qual atemperatura no centro das frutas? Mostre como calcular a carga trmica (Q) necessriapara resfriar as frutas at a temperatura uniforme de 1C, na cmara.

Dados:kfruta=

0,25 kcal/h.m.C fruta= 900 kg/m

Essa parte de cima apenas o esquema dotacho sem a camisa devapor

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cp fruta= 0,63 kcal/kg.C T frutas= 20Cfruta= 7 cm h ar-fruta= 35 kcal/h/m .C

10)

Tomates so processados em latas de 20 cm de comprimento por 20 cm de dimetro. Depois decolocados nas latas, os tomates so esterilizados numa autoclave de vapor a 104C. Atemperatura inicial da massa de tomate no incio do processo de esterilizao de 49 C.Suponha que o coeficiente de transferncia de calor seja muito grande, que o contedo da lata

esteja em repouso e que possua densidade de 962 kg/m3, calor especfico de 1161 J/kg.C econdutividade trmica de 0,69 W/m.C. Despreze a diferena de temperatura entre o vapor e asuperfcie interna da lata. Determine o tempo necessrio para que a massa de tomate atinja atemperatura de 93C no centro da lata.

11)No processamento de salsicha necessrio determinar a temperatura no centro desse produtoquando o mesmo submetido a um tempo de aquecimento. A salsicha pode ser considerada umcilindro de 30 cm de comprimento e 10 cm de dimetro e est inicialmente a 21 C. Oaquecimento desse produto ser feito em autoclave, que mantida a 116C. Calcular atemperatura no centro de uma salsicha aps 2 horas de aquecimento. Dados: h = 1200 w/m 2C;propriedades trmicas da salsicha: densidade = 1070 kg/m3; C = 3,35 KJ/kg/C; k = 0,48 W/C.

B) razovel considera a salsicha como um cilindro infinito no equacionamento desseproblema.

12) Uma autoclave mantida a 121,1C usada no processamento de salsicha com101,6mm dedimetro e 0,61m de comprimento, a qual est inicialmente a 21,1C. Aps 2 h, a temperatura nocentro 98,9C, se o dimetro for aumentado para 139,7 mm, quando tempo levar para o centroalcanar 98,9C? O coeficiente de transferncia de calor por conveco na superfcie de 1100W/m2K. Demonstre que a resistncia externa transferncia de calor pode ser consideradadesprezvel. Dados: condutividade trmica do produto: 0,485W/mK e desprezar a transferncia decalor na extremidade do produto.

13) Ao enterrar adutoras em locais de clima frio, deve haver a preocupao com a possibilidade de

ocorrer congelamento durante perodos de baixas temperaturas ambiente. Embora o problema dedeterminar a temperatura no solo seja complicado devido s constantes mudanas nas condies dasuperfcie, estimativas razoveis podem ser obtidas com base na hiptese de que a temperaturasuperficial permanece constante durante perodos prolongados de frio. Dessa forma, qual aprofundidade mnima (x) que voc recomendaria para o posicionamento de um tubo de modo aevitar o congelamento da gua no seu interior em condies onde o solo, inicialmente a umatemperatura uniforme de 20C, sujeito a uma temperatura superficial constante de -15C por umperodo de 60 dias? Dado: difusividade trmica solo = 1,38 x 10-7m2/s.

14) Uma indstria que processa batatas as adquire numa regio onde o clima varivel. O agentecomercial encarregado das compras descobriu que alguns dias antes da colheita, a temperaturareduziu bruscamente a -10C durante 10 h. As batatas se deterioram se sua superfcie atinge 0 C.Se a profundidade mdia do solo onde as batatas esto de 10 cm, e no inicio da geada, o soloestava na temperatura de 5C, qual seria a recomendao do agente comercial sobre a compra dabatata? Dados: propriedades trmicas do solo: densidade = 1600 kg/m3; c = 3,976 KJ/kgC; K = 1W/mC. A temperatura da superfcie do solo pode ser considerada constante ao longo do perodo dageada.

15) Ex. 4.86 Livro engel Y.A.; Ghajar, A. J. Transferncia de calor e massa: uma abordagemprtica. 4ed., 2012.