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TA 733 A – Operações Unitárias II Transferência de Calor Aula 10.

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1 TA 733 A – Operações Unitárias II Transferência de Calor Aula 10

2 Observação sobre a notação utilizada pelo livro (Incropera) para aletas: q f = q a fin (inglês) = aleta

3 Exercício 1 (3.145) Aletas anulares de alumínio de perfil retangular são fixadas em um tubo com diâmetro externo de 50mm e temperatura da superfície de 200°C. As aletas possuem 4mm de espessura e 15mm de comprimento. O sistema está no ar ambiente a uma temperatura de 20°C, e o h=40W/m 2 K. a)Quais são a eficiência e a efetividade da aleta? b)Se há 125 aletas por metro de tubo, qual a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo?

4 Exercício 1 (3.145) Tabela A1, Alumínio puro (t400K): k=240W/m.K Considerações: - Regime estacionário - Condução unidimensional radial em aletas - Radiação desprezível - Coeficiente de convecção uniforme - Propriedades constantes

5 Eficiências de Aletas PERFIL RETANGULAR Exercício 1a (3.145)

6 Eficiência da aleta

7 Exercício 1a (3.145) Efetividade

8 Exercício 1a (3.145)

9

10 Exercício 1b (3.145) b) Se há 125 aletas por metro de tubo, qual a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo?

11 Considere o leito com esferas de alumínio de 75mm de diâmetro (ρ=2700 kg/m 3, c=950 J/kg.K, k=240W/m.K) e o processo de carregamento para o qual o gás entra na unidade de armazenamento à temperatura de T g,i =300°C. Se a temperatura inicial das esferas é de T i =25°C e o coeficiente de convecção h=75Wm 2.K: a)Quanto tempo leva uma esfera próxima à entrada do sistema para acumular 90% da máxima energia térmica possível? b)Qual é a temperatura correspondente no centro da esfera? c)Há alguma vantagem em utilizar cobre em vez de alumínio?

12 Exercício 2a (5.11) Podemos utilizar o método da capacidade concentrada? Sim, podemos. Podemos assumir uma temperatura uniforme para toda a esfera. Para alcançar 90% da máxima energia térmica possível: Q max % da energia total armazenada com o decorrer do tempo

13 Exercício 2a (5.11)

14 Exercício 2b (5.11) Qual é a temperatura correspondente no centro da esfera?

15 Exercício 2c (5.11) Há alguma vantagem em utilizar cobre em vez de alumínio? Comparar entre os materiais Da Tabela A1 O Cobre pode armazenar aproximadamente 38% mais energia térmica do que o alumínio


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