Transmissão de Calor

Exercícios resolvidos em sala

1. A face de uma placa de cobre (kCu = 385 W/m.K) de 3 cm de espessura é

mantida a 400 ºC e a outra face é mantida a 100 .C. qual o fluxo de calor

através da placa?

2. Ar a 20 ºC escoa sobre uma placa aquecida de 50 x 75 cm2, mantida a 250

ºC. o coeficiente de transferência de calor por convecção é 25 W/m2.ºC.

Calcule o taxa de calor transferido da placa para o ar.

3. Considerando que a placa do exercício anterior é feita de aço carbono de 2

cm de espessura e que a superfície da placa perde, por radiação, 300 W,

calcule a temperatura da face interna da placa. (Dado: kaço = 43 W/m.ºC).

4. Duas placas negras e infinitas mantidas a 800 ºC e 300 ºC trocam calor entre

si. Calcule o fluxo de calor entre as placas.

5. Uma fornalha industrial tem parede de tijolo refratário com 0,2 m de

espessura e k = 1,0 W/m.K. Esta parede é revestida externamente com uma

camada isolante de k = 0,007 W/m.K. a superfície interna da fornalha está a

980º.C e a externa a 38º.C. Determine

a) A espessura do isolante que permite um fluxo de calor de 900 W/m2.

b) A temperatura da junção da parede com o isolante.

6. Uma parede plana de 2 cm de espessura deve ser construída com material

que tem condutividade térmica de 1,3 W/m.ºC. A parede deve ser isolada com

um material cujo k é de 0,35 W/m.ºC, de tal forma que a perda de calor por m2

não seja superior a 1830 W/m2. Considerando que as temperaturas das

superfícies interna e externa da parede composta são 1300 ºC e 30 ºC,

calcule a espessura do isolante.

7. Uma tubulação de aço de 8 cm de diâmetro externo é revestida com uma

camada de 1,5 cm de amianto (k = 0,208 W/m.K). Cobrindo o amianto há uma

camada de 5 cm de lã de vidro de k = 0,055W/m.K. a temperatura da interface

lã de vidro – amianto é 182 ºC. A temperatura da superfície mais externa é 40

ºC. Determine:

a) O fluxo de calor por unidade de comprimento.

b) A temperatura na superfície externa da tubulação de aço.

c) O raio da superfície isotérmica de 100 ºC.

8. Uma parede plana de área 10 m2 e espessura 0,2 m apresenta coeficiente de

condutividade térmica de 0,5 W/m.K. Há geração de calor no interior da

parede a uma taxa de 1000 W/m3. As temperaturas das faces opostas são

constantes e iguais a 100 ºC. Determine, no estado estacionário:

a) A temperatura em um ponto a 4 cm da 1ª. face.

b) A temperatura máxima da parede.

c) A taxa de calor transferida em cada uma das faces da parede.

9. Por um fio de aço inoxidável (k = 19 W/m.K) de 3 mm de diâmetro e 1 m de

comprimento passa uma corrente elétrica de 200 A. A resistividade do aço

pode ser tomada como 70 .cm e a temperatura externa do fio é de 215 ºC.

Calcular a temperatura no centro do fio.

10.Um fluido de baixa condutividade térmica, à 60 ºC, é aquecido por uma

grande placa de ferro de 10 mm de espessura. O calor é gerado à 9.105

kcal/h.m3, ao se passar uma corrente elétrica através dela. Determine o

coeficiente de transmissão de calor por convecção necessário para manter a

temperatura da placa abaixo de 160 ºC.

11.Uma barra longa de aço com 1 polegada de diâmetro projeta-se da parede de

um forno mantido a 1000 ºF. A barra esta circundada por um fluido a 200 ºF.

O coeficiente de transferência de calor entre a barra e o fluido é de 10

BTU/h.ft2.ºF. Calcule a perda de calor pela barra. (kaço = 25 BTU/h.ft2.ºF).