Transferência de Calor e Massa 1

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1 Transferência de Calor e Massa Condução condicionador de ar Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22 oc. As paredes da sala, de 25 cm de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 Kcal/h.m.oC e a área das janelas podem ser consideradas desprezíveis. A face externa das paredes pode estar até a 40 oc em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador ( em HP OBS : 1 HP = 641,2 Kcal/h) 19. Condução, isolamento térmico As superfícies internas de um grande edifício são mantidas a 20 oc, enquanto que a temperatura na superfície externa é -20 oc. As paredes medem 25 cm de espessura, e foram construídas com tijolos de condutividade térmica de 0,6 kcal/h m oc. a) Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de superfície por hora. b) Sabendo-se que a área total do edifício é 1000 m2 e que o poder calorífico do carvão é de 5500 kcal/kg, determinar a quantidade de carvão a ser utilizada em um sistema de aquecimento durante um período de 10 h. Supor o rendimento do sistema de aquecimento igual a 50%. 20. Condução e Convecção - Forno Uma parede de um forno é constituída de duas camadas: 0,20 m de tijolo refratário (k = 1,2 kcal/h.m.oc) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m.oc). A temperatura da superfície interna do refratário é 1675 oc e a temperatura da superfície externa do isolante é 145 oc. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, calcule : a) o calor perdido por unidade de tempo e por m2 de parede; b) a temperatura da interface refratário/isolante. 21. Condução e Convecção - isolamento A parede de um edifício tem 30,5 cm de espessura e foi construída com um material de k = 1,31 W/m.K. Em dia de inverno as seguintes temperaturas foram medidas : temperatura do ar interior = 21,1 oc; temperatura do ar exterior = -9,4 oc; temperatura da face interna da parede = 13,3 oc; temperatura da face externa da parede = -6,9 oc. Calcular os coeficientes de película interno e externo à parede. 22. Radiação Em uma indústria, vapor d'água saturado a 44 Kgf/cm2 e 255 oc escoa por um tubo de parede fina de diâmetro externo igual a 20 cm. A tubulação atravessa um amplo recinto de 10m de comprimento e cujas paredes estão à mesma temperatura de 25oC do ambiente ( har= 5 kcal/h.m2.oc ). Deseja-se pintar a superfície externa do tubo de maneira que ao sair do recinto, o vapor no interior do tubo se encontre com apenas 5% de sua massa não condensada. No almoxarifado da indústria dispõe-se de 3 tintas cujas emissividade são : tinta A - ea=1; tinta B - eb=0,86 e tinta C - ec= 0,65. Sabendo que o calor latente de vaporização nestas condições é 1 Apostila Introdução à Transferência de Calor, dos professores Eduardo Emery Cunha Quites, e Luiz Renato Bastos Lia

2 404 Kcal/Kg, determinar: a) a tinta com a qual devemos pintar o tubo, sabendo-se que a vazão de vapor é 55,2 kg/h b) a energia radiante por unidade de comprimento após a pintura c) a vazão de vapor se utilizarmos a tinta A 23. Radiação: perda de calor nas tubulações Uma tubulação de vapor d água sem isolamento térmico atravessa uma sala cujas paredes encontram-se a 25oC. O diâmetro externo do tubo é de 0,07m, o comprimento de 3m, sua temperatura é de 200oC e sua emissividade igual a 0,8. Considerando a troca por radiação entre o tubo e a sala semelhante a aquela entre uma superfície pequena e um envoltório muito maior, determinar a taxa de calor perdida por radiação pela superfície do tubo. 24. Trocadores de Calor Em um trocador de calor duplo tubo 0,15 Kg/s de água (cp=4,181 KJ/Kg.K ) é aquecida de 40 oc para 80 oc. O fluido quente é óleo e o coeficiente global de transferência de calor para o trocador é 250 W/m2.K. Determine a área de troca de calor, se o óleo entra a 105 oc e sai a 70 oc. Fluido Quente : Óleo 25. Transferência de Massa carta psicrométrica Explique com suas palavras o conceito de carta psicométrica. 26. Transferência de massa - silos 3. Um silo de grãos deve ser seco com ar a uma temperatura de bulbo seco de 43,3 oc e uma vazão de ar de 1699,2 m3/h. Se as condições do ar ambiente são de temperatura de bulbo seco de 29,4 oc e 21,1 oc de temperatura de bulbo úmido, determinar a quantidade de calor sensível por unidade de tempo requerida para aquecer o ar se a umidade relativa média de saída do ar, após passar pelos grãos, é de 85 %. Calcular a quantidade de umidade removida dos grãos por unidade de tempo. Professor Alejandro Martins - UFPel

3 Exercício 18 Exercício 19

4 Exercício 20 Professor Alejandro Martins - UFPel

5 Exercício 21 Exercício 22

6 Exercício 23 Professor Alejandro Martins - UFPel

7 Exercício 24 Exercício 25 Pesquise em bons livros e apresente para um colega ou amigo, em voz alta, gesticulando e com papel e caneta.

8 Exercício 26 Professor Alejandro Martins - UFPel