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

Suponha que, em determinado instante de tempo, a distribuição de temperatura T no interior de um corpo homogêneo seja dada pela função T(x, y, z) = x² 2y² + z² xy + 2yz, considerando essa função descrita no sistema de coordenadas xyz. Assumindo que as propriedades do corpo não variem e que não haja geração interna de calor, é correto afirmar que, no referido instante, a temperatura em qualquer ponto do corpo é independente do tempo.

Suponha que superfícies interna e externa de uma janela de vidro de área igual a 1 m × 2 m, com 5 mm de espessura, estejam a 20 e 35 , respectivamente. Considerando-se, ainda, que um processo de transferência de calor entre essas interfaces ocorra em regime permanente e que a condutividade do vidro utilizado na janela seja de 1,5 , haverá, então, potência dissipada maior que 10 kW de calor pela janela, da região interna para a região externa.

Uma junta ou interface térmica é um substrato de material condutor depositado entre duas superfícies para promover o aumento da condutância térmica de contato entre elas em virtude do aumento da área efetiva de troca de calor. O desempenho da junta depende da dureza e da condutância do material que a constitui. Em uma situação ideal, o material da junta deve apresentar menor dureza e maior condutividade em comparação com os materiais das superfícies. A resistência de contato da junta consiste em duas resistências de contato — entre o material do substrato e o das superfícies — associadas em série.

Em regiões onde o contato físico não é efetivo, o calor é transferido apenas por radiação. Esse processo de transferência de calor é evidente quando as peças operam no vácuo.

Devido às imperfeições, apenas alguns pontos discretos das superfícies planas realmente entram em contato quando duas peças são unidas. Quando se aplica pressão entre as peças, as ondulações mais proeminentes são eliminadas e o fluxo de calor ocorre, em parte, por condução.

O processo de transferência de calor através da interface entre dois corpos sólidos pode ser modelado de forma geral como a associação em série de três resistências térmicas, relacionadas respectivamente à condução nos pontos de contato efetivo, às trocas radioativas entre as superfícies das microcavidades formadas na interface e à condução através do gás que preenche essas microcavidades.

O método de elementos finitos é considerado uma importante opção para solução numérica de problemas de transferência de calor. Entre as vantagens dessa técnica incluem-se as malhas utilizadas no método, que podem apresentar centenas de diferentes tipos de elementos.

No método de diferenças finitas para a solução de problemas de transferência de calor, o erro de truncamento é proporcional ao espaçamento dos nós da malha e à magnitude do passo de tempo.

Considerando-se que, em processos de troca de calor por convecção natural, o número de Grashof seja um grupo adimensional cuja interpretação física é similar à que se dá ao número de Reynolds em fenômenos de troca de calor por convecção forçada, é correto afirmar que quanto maior for o número de Grashof, maior será a importância dos efeitos associados ao empuxo líquido em relação à ação das forças viscosas do escoamento.

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taxa de transferência de calor é de 28 kW.

O fluxo de calor, nesse caso, é igual a 70 kW/m² .

Nessa situação, o mecanismo de transferência de calor envolvido é o de convecção unidimensional.

O número de Prandtl é o parâmetro adimensional que relaciona as espessuras relativas das camadas-limite hidrodinâmica e térmica.

O número de Grashof representa a relação entre as forças de empuxo e as forças viscosas na convecção natural.

Para tubos de seção não-circular, o coeficiente de convecção pode ser obtido a partir do número de Nusselt — N — pela relação , em que é a condutividade térmica do fluido e é o diâmetro hidráulico, sendo S a área da seção transversal e P o perímetro do tubo.