Transmisso de Calor ENG 1032 Profs. Monica F. Naccache e Lus Fernando Figueira da Silva

Lista de execcios 2 Data de entrega: 09 de Junho de 2015

Realizao da lista em grupos de dois alunos Questo 1: Como voc sabe, o coeficiente de atrito de uma placa plana aumenta quando ocorre transio do escoamento laminar para o turbulento. Retardar a transio um dos alvos do aerodinamicista que projeta asas de aeronaves. Um inventor deseja testar seu conceito de retardo de transio: trata-se de aquecer parte de uma placa plana de modo a que a transio no ocorra na sua superfcie. Para este fim, colocar num tnel de vento atmosfrico (300 K), cuja velocidade do ar de 15 m/s, uma placa plana de 1 m de comprimento e 30 cm de largura. Determine a extenso que deve ser aquecida, a temperatura da superfcie da placa e o fluxo de calor necessrios. Questo 2: Um pino de ao inoxidvel de 5 cm de comprimento e 6 mm de dimetro externo estende-se normalmente a uma placa plana, cuja temperatura 650oC, e submetido a um escoamento de ar de 175 m/s a 5oC. Determine: (a) o coeficiente de transferncia de calor mdio entre o ar e o pino, (b) a temperatura na extremidade do pino e (c) a taxa de transferncia de calor entre o pino e o fluido. Repita o problema para um escoamento de glicerol de velocidade 2 m/s a 20 oC sobre uma placa a 50 oC. Questo 3: Um arranjo de tubos (d=0,3 cm) alinhado com ST=SL=0,6 cm e comprimento igual a 1 m. O arranjo contm 10 linhas de tubo na direo do escoamento (Nl=10) e 7 tubos por linha (NT=7). O ar entra no arranjo em escoamento cruzado, a velocidade de 15 m/s e temperature de 27oC, e a temperatura da parede do tubo mantida a 100 oC. Determine: (a) a temperature do ar na sada do arranjo de tubos; (b) a queda de presso no ar ao longo do arranjo; (c) a potncia necessria para o ventilador que impulsiona o ar sobre os tubos. Questo 4: Determine a taxa de transferncia de calor por unidade de comprimento de gua pressurizada a 200 oC escoando em uma tubulao de dimetro interno 10 cm a uma velocidade de 3 m/s. A tubulao coberta por uma camada de 85 % de l de magnesita de espessura 5 cm e emissividade 0,5. Calor transferido para o meio externo, que se encontra a 20 oC, por radiao e por conveco natural. Desenhe o circuito trmico e enuncie claramente todas hipteses. Questo 5: Voc deseja projetar um sistema de resfriamento de ar para uma residncia no Rio de Janeiro. Para isso, pretende avaliar a possibilidade de utilizar um ciclo de refrigerao a vapor. O ar entra numa tubulao de plstico (dimetros interno e externo iguais a 0,15 m e 0,17 m, e condutividade trmica igual a 0,15 W/mK), que est imersa em gua a 17 oC. O coeficiente de troca de calor entre o tubo e a gua igual a 1500 W/m2K. Determine: (a) o comprimento do tubo necessrio para resfriar um fluxo de 0,025 m3/s de ar de 29oC a 21oC; (b) o calor perdido pelo ar ao longo da tubulao; (c) a potencia necessria para bombear o ar atravs da tubulao, considerando a superfcie da tubulao lisa.