Questões de Concurso Sobre transferência de calor (condução, convecção e radiação) em engenharia mecânica

Um trocador de calor de tubo duplo com escoamento contracorrente, fluido quente a temperatura de 90 °C e vazão mássica de 2 kg/s é utilizado para aquecer um fluido que entra no trocador de calor a uma temperatura de 30 °C e com vazão de 4 kg/s. Sabendo que ambos os fluidos deixam o trocador de calor a uma temperatura de 60 °C e que o coeficiente global de transferência de calor é 200 W/m²K, qual a área de troca térmica desse trocador de calor? (Dados: calor específico do fluido quente é 3,0 kJ/kg*K). 

Ao longo do tempo, observou-se uma redução no desempenho de um trocador de calor instalado em uma indústria. Quanto a essa perda de desempenho, avalie as asserções a seguir e a relação entre elas:

I – As incrustações devem ser levadas em consideração nos projetos de trocadores de calor, em aplicações onde essa ocorrência é provável, por meio da adoção de um fator de incrustação.

PORQUE

II – O desempenho dos trocadores de calor normalmente se deteriora com o passar do tempo, devido ao acúmulo de substância ao longo das paredes do equipamento.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA: 

Uma parede é composta de argamassa, bloco cerâmico e argamassa. As resistências térmicas destas camadas são 0,025 m²·K/W, 0,2 m²·K/W e 0,025 m²·K/W, respectivamente; e a soma das resistências térmicas superficiais, externa e interna, é de 0,15 m²·K/W. Pode-se afirmar para esta parede que:

Em um sistema de resfriamento, a transferência de calor é realizada por convecção forçada. Assinale a alternativa que apresenta a ação que aumentaria o coeficiente de transferência de calor por convecção.

Para medir a temperatura de um fluido em um ambiente de alta pressão e alta temperatura (acima de 1000°C), assinale a alternativa que apresenta o instrumento mais adequado.

O resfriamento de um corpo em um meio com temperatura constante, é descrito pela seguinte equação diferencial:

dT/dt = -k*(T - Ta)

Onde:

T(t): temperatura do corpo em função do tempo, (°C).

Ta: temperatura ambiente, (°C).

k: constante de proporcionalidade, (1/s).

t: tempo, (s). 

Se um corpo inicialmente a 100°C é colocado em um ambiente a 20°C e após 10 minutos sua temperatura é de 60°C, qual é o valor aproximado da constante k?

Um componente mecânico com área A, emissividade B, temperatura superficial C está armazenado em uma sala com temperatura ambiente D. Considerando a constante de Stefan-Boltzamann E, a perda de calor desse componente para o ambiente é

O coeficiente global de transferência de calor é definido em função da resistência térmica total à transferência de calor entre os dois fluidos envolvidos. Ao longo da operação normal de trocadores de calor, com frequência, as superfícies estão sujeitas à deposição de impurezas dos fluidos, à formação de ferrugem ou a outras reações entre o fluido e o material que compõe a parede. A consequente formação de incrustações sobre a superfície pode aumentar significativamente a resistência à transferência de calor entre os fluidos. Esse efeito pode ser levado em conta por meio da introdução de uma resistência térmica adicional, conhecida por fator de deposição cujo valor depende da(o)

Que modo de transferência de calor abrange a transferência de energia em virtude do movimento molecular aleatório (difusão) e a transferência de energia através do movimento global ou macroscópico de um fluido?

Um tubo, cujo diâmetro externo mede 50 mm, é mantido a 200 ºC. Recobrindo o tubo, existe um revestimento cuja espessura vale 75 mm. A temperatura do exterior do revestimento é igual a 20 ºC, sendo esta a mesma do ar circundante. A potência térmica transferida para um trecho de um metro de tubo é:

Dados: h_ar = 3,0 W/m2 ºC ; k_revestimento = 0,20 W/m ºC ; ln4 = 1,4

Ar sob temperatura igual a 20 ºC escoa sobre uma placa de 0,5 m² de área, mantida a 200 ºC. O coeficiente de transferência de calor vale 30 W/m² ºC. A transferência de calor por convecção vale:

“A _______________ envolve transferência de energia térmica dentro de um fluido, através de uma ação de “mistura”. Pode ocorrer naturalmente por diferença de densidade ou por interferência de um agente externo (ventilador, bomba, etc.).” Assinale a alternativa que completa corretamente a frase anterior:

“A _________________ é um diagrama onde são representadas as propriedades termodinâmicas do ar.” Assinale a alternativa que completa corretamente a frase anterior:

“A __________ é uma variável termodinâmica de posição ou de quantidade. De uma maneira geral trabalha-se com diferenças de __________. Esta diferença corresponde à quantidade de calor trocado pelo ar (mistura ar-vapor) entre duas posições.” Assinale a alternativa que completa corretamente a frase anterior: