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

Uma caldeira recebe 0,10 kg/s de água a 90 °C. Sua entalpia é de 377 kJ/kg. A água deixa a caldeira como vapor a 100 °C (Entalpia do vapor a 100 °C = 2676 kJ/kg). A taxa de transferência de calor para converter essa água em vapor será, em kW, de

Uma placa de alumínio tem uma área de 10 m² e espessura de 100 mm.

Considerar o Coeficiente de Condutividade Térmica do Alumínio como 200 W/m.K.

Considerando um fluxo de calor por condução de 160 kW através da placa, a diferença de temperatura entre as superfícies será, em K, de

Em um aquecedor de água, a pressão constante 0,5 kg/s de água entra a 82 °C e deixa o aquecedor a 93 °C.

Considerando que o calor específico da água líquida é cp = 4,19 kJ/kg.K, a taxa de transferência de calor desse aquecedor, em kW, é

Considere um ambiente de 200 m² (10 x 20 m) a ser climatizado. A densidade normatizada para a atividade exercida nesse local é de 10 pessoas por 100 m². Nesse ambiente, cada computador dissipa 400 W, e a densidade de pessoas é a máxima. Cada pessoa que ocupa o local dissipa 100 W, e todas utilizam um computador. A iluminação dissipa 10 W/m². A temperatura do ar externo é de 35 °C, enquanto o ambiente interno deve estar a 20 °C. O pé-direito dessa sala possui 3 metros de altura, e o número de trocas de ar com o exterior é de 08 ACH (air change per hour). O ar possui uma massa específica aproximada de 1 kg/m³. O calor específico do ar pode ser aproximado por 1000 J/kgK. Todas as paredes recebem insolação, com um acréscimo de insolação de 5 °C. O coeficiente global de transferência de calor pelas paredes e pela laje horizontal é de 15 W/m²K. No local há ainda uma geladeira que dissipa 300 W e 5 televisores que dissipam 40 W cada. Sabendo que 1 TR é 3,51685 kW, a capacidade do equipamento que deve ser instalado no sistema é de:

Considere um forno cujo ambiente interno deve ser mantido a 308 °C, com coeficiente de convecção natural de 10 W/m²K. A parede do forno possui uma área total de 5 m² e é composta por duas chapas metálicas de 10 mm de espessura, com condutividade térmica de 50 W/mK recheadas com um material isolante de 20 mm de espessura e condutividade térmica de 1 W/m²K. O ambiente externo está a uma temperatura de 20 °C, com um coeficiente convectivo forçado de 50 W/m²K. A transferência de calor por radiação pode ser desprezada. As expressões de calor utilizando o conceito fundamental de resistências térmicas, a lei de Fourier e a Lei do resfriamento de Newton são:

Assinale a alternativa que indica o calor transferido aproximado e a temperatura aproximada da parede externa.

Sobre o processo de transferência de calor por radiação, analise as afirmativas abaixo:

I - A radiação emitida por um corpo negro é função do comprimento de onda, da temperatura e da direção.

II - Na distribuição de Planck a radiação emitida varia continuamente com o comprimento de onda.

III - Pela distribuição de Planck a radiação de corpo negro depende unicamente da temperatura.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

A parede de um forno com 10 cm de espessura possui condutividade térmica igual a 1 W/m. ºC, o seu interior encontra-se à temperatura de 410ºC, e o coeficiente de troca de calor por convecção é de 45 W/m².ºC. O ambiente externo também troca calor com o forno por convecção a uma temperatura de 25ºC. Admitindo que a taxa de transferência de calor na parede é 450 W/m², a temperatura da superfície interna do forno em ºC, vale:

O material da figura abaixo apresenta a superfície interna com temperatura de 45ºC, e a superfície externa com temperatura de 30ºC. O material possui 50 cm de espessura e condutividade térmica de 0,8 W/m.ºC.

Qual a taxa de transferência de calor por condução para uma área de 1m² desse material?

Em relação aos mecanismos de transferência de calor, analise as afirmativas seguintes.

I Na condução a energia é transferida de uma região de alta temperatura para outra de temperatura mais baixa dentro de um meio (sólido, líquido ou gasoso) ou entre meios diferentes em contato direto.

II Na radiação o calor é transferido de uma superfície em alta temperatura para outra superfície em temperatura mais baixa, quando tais superfícies estão em contato uma com a outra no espaço ou mesmo separadas, ainda que exista vácuo entre elas.

III Na convecção a energia é transferida das regiões quentes para as regiões frias de um fluido através da ação combinada de condução de calor, armazenamento de energia e movimento de mistura.

IV Somente corpos em temperatura acima de 0°C emitem continuamente radiação térmica.

Estão corretas

As superfícies externas das paredes de um galpão são mantidas a -20 °C, enquanto a temperatura da superfície interna é de 20°C. As paredes têm 25 cm de espessura e a condutividade térmica é de 0,6 kcal/m °C. O valor da perda de calor para cada metro quadrado de superfície de parede, por hora, é

Dobrando apenas a espessura de uma parede de alvenaria, sua resistência térmica de condução será

Sobre os fatores que influenciam as cargas internas analise os itens a seguir:
1 – Condução através de vidros, paredes, forros e pisos. 2 – Pessoas e animais. 3 – Equipamentos e máquinas 4 – Iluminação. 5 – Perdas em dutos
Está(ão) correto(s) o(s) item(ns)

Uma porta separa um forno aquecido do ar ambiente. A porta consiste em um material que suporta altas temperaturas e possui condutividade térmica k = 0,05 W/m.K. Durante o processo de transferência de calor permanente, a temperatura da superfície interna da porta é de 300 °C, e a temperatura do ar ambiente T_∞ é de 25 °C, sendo o coeficiente de convecção exterior ao forno h = 25 W/m².K.

Qual é a espessura da porta, em metros, para garantir que a temperatura da superfície externa da porta seja de 50 °C?

Uma parede de 40 cm de espessura e área de 2 m² possui uma condutividade térmica de 80 W/m.K. Em regime permanente, as temperaturas superficiais são 120 °C e 60 °C. A taxa de transferência de calor e o gradiente de temperatura na direção do fluxo de calor, são, respectivamente:

Um gás ideal é aquecido de 127°C a 727°C, sendo que seu calor específico a pressão constante, em base molar, é regido pela equação abaixo:

Sendo α = 3,5, β = -1,5 × 10^-3 e ≅ 8 kJ/kmol.K, a variação de entalpia, em kJ/kg, para um gás de massa molecular igual a 30 kg/kmol é

Um duto cilíndrico metálico, longo, imerso na água, conduz um fluido aquecido.

Sabe-se que

• o diâmetro interno do duto é 16 cm;

• a condutividade térmica do duto é ;

• o coeficiente de transferência de calor por convecção da água é ;

• a temperatura do fluído é mantida constante;

• a transferência de calor está em regime permanente.

A espessura de parede do duto que confere a máxima transferência de calor do fluido à água é, em cm,

Por uma placa de espessura igual a 3 cm passa um fluxo de calor de 120 W/m² .

Qual a condutividade térmica do material com que é feita essa placa se a diferença de temperatura entre as faces da placa é igual 30 °C?

Sobre os modos de transferência de calor, pode-se afirmar corretamente que

A parede ilustrada na figura possui 0,2 m de espessura e 0,4 W/m.K de condutividade térmica. A taxa de transferência de energia por condução através de 1 m² de área da parede é 0,2 kW.

Qual a diferença de temperatura entre os lados da parede, em K?

A emissividade, ε, é uma propriedade da superfície que indica a eficiência da superfície irradiante.

O intervalo que compreende tal parâmetro é dado por