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

Observação sobre a notação utilizada pelo livro (Incropera) para aletas: qf = qa fin (inglês) = aleta

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/m2K. Quais são a eficiência e a efetividade da aleta? Se há 125 aletas por metro de tubo, qual a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo?

Exercício 1 (3.145) Considerações: - Regime estacionário - Condução unidimensional radial em aletas - Radiação desprezível - Coeficiente de convecção uniforme - Propriedades constantes Tabela A1, Alumínio puro (t≈400K): k=240W/m.K

Eficiências de Aletas Exercício 1a (3.145) PERFIL RETANGULAR

Exercício 1a (3.145) Eficiência da aleta

Exercício 1a (3.145) Efetividade

Exercício 1a (3.145)

Exercício 1a (3.145)

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?

Considere o leito com esferas de alumínio de 75mm de diâmetro (ρ=2700 kg/m3, 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 Tg,i=300°C. Se a temperatura inicial das esferas é de Ti=25°C e o coeficiente de convecção h=75Wm2.K: Quanto tempo leva uma esfera próxima à entrada do sistema para acumular 90% da máxima energia térmica possível? Qual é a temperatura correspondente no centro da esfera? Há alguma vantagem em utilizar cobre em vez de alumínio?

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: % da energia total armazenada com o decorrer do tempo Qmax

Exercício 2a (5.11)

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

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