Numa indústria deseja-se projetar um dissipador de calor para elementos transistores em um local onde o coeficiente de transferência de calor por convecção é
. A base do dissipador será uma placa plana, de 10
, sobre a qual estarão dispostas 8 aletas, de seção transversal retangular, com espaçamento constante, de 2 mm de espessura e 40 mm de altura. Sob a placa deve ser mantida uma temperatura de
, com temperatura ambiente de
. Considerando a condutividade térmica das aletas igual a
, pede-se:
a) (15 pontos) a eficiência da aleta;
b) (15 pontos) calor dissipado pela placa aletada;
DADO :
a) (15 pontos) a eficiência da aleta;
b) (15 pontos) calor dissipado pela placa aletada;
DADO :
Passo 1
Vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Queremos calcular a eficiência da aleta de um dissipador de calor. Para isso, vamos usar os conceitos de transferência de calor por condução e convecção.
Passo 2
A eficiência da aleta (
) é a razão entre o calor real transferido pela aleta e o calor que seria transferido se a aleta estivesse a temperatura uniforme igual à temperatura na base. A fórmula para a eficiência da aleta é:
Passo 3
Aqui,
é uma constante que depende das propriedades térmicas da aleta e das condições de convecção. Calculamos
usando:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de calor por convecção, -
é a condutividade térmica da aleta, -
é a espessura da aleta.
Passo 4
Vamos substituir os valores fornecidos no exercício:
-
, -
, -
.
Calculando
:
Passo 5
Agora, calculamos
, onde
:
Passo 6
Com
, calculamos a função tangente hiperbólica:
Passo 7
Substituímos os valores na fórmula da eficiência:
Resposta
A eficiência da aleta é aproximadamente 96,1%.
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através de 500 m de um duto retangular horizontal e liso, medindo
. Calcular a queda de pressão
.
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Uma grande empresa mineradora precisa transportar óleo combustível de um setor para outro, mantendo a temperatura do óleo a
. A temperatura média do solo é de
. O duto possui 40 cm de diâmetro e 200 m de comprimento. Para trabalhar no regime estacionário o engenheiro da empresa resolveu enterrar o duto no solo a certa profundidade x . O engenheiro sabe que a potência de calor transferida por unidade de comprimento é de
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Responda no espaço indicado assinalando com F ou V e corrija as sentenças falsas. Somente será considerada a resposta falsa que estiver reenscrita na forma correta.
A) A capacidade calorífica volumétrica indica a capacidade que um corpo tem em transferir a energia por condução.
A)
Uma aleta infinita, que consiste de um bastão cilíndrico de cobre puro de 1 m de comprimento está afixada a uma superfície plana de cobre puro, cuja temperatura é de
. O bastão tem um diâmetro de 10 mm . Ele troca calor com o ar, estando este com uma temperatura de
, com um coeficiente de transferência de calor
. Determine a temperatura no bastão a 500 mm da superfície plana de cobre e a quantidade de calor total transferido pela aleta. Considere o problema no estado estacionário. O cobre puro possui condutividade térmica
, densidade
e calor específico
.