O sistema de ar condicionado em um veículo Chevrolet tipo van para uso em climas desérticos deve ser dimensionado. O sistema deve manter uma temperatura interna de
, quando a van se deslocar a
através do ar seco a
, à noite. Se a parte superior da van puder ser idealizada como uma placa plana com 6 m de comprimento e 2 m de largura e as laterais como placas planas com 3 m de altura e 6 m de comprimento, calcule a taxa na qual o calor deve ser removido do interior para manter as condições de conforto especificadas. Suponha que o coeficiente de transferência de calor na parte interna da parede da van seja
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um sistema de ar condicionado para uma van que precisa manter a temperatura interna em
, mesmo quando a temperatura externa está em
. Para isso, precisamos calcular a quantidade de calor que o ar condicionado precisa remover para manter essas condições de conforto. Vamos usar conceitos de transferência de calor e áreas das superfícies da van.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área total das superfícies da van que trocam calor com o ambiente. A parte superior é uma placa plana de
de comprimento por
de largura:
Passo 3
Agora, vamos calcular a área das laterais da van. Cada lateral é uma placa plana de
de comprimento por
de altura. Como são duas laterais, a área total é:
Passo 4
Somando as áreas da parte superior e das laterais, obtemos a área total que está trocando calor:
Passo 5
Para calcular a taxa de transferência de calor (
) que o ar condicionado precisa remover, usamos a fórmula da transferência de calor por condução:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de calor ( ) -
é a área total ( ) -
é a diferença de temperatura ( )
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
A taxa na qual o calor deve ser removido do interior da van é de
.
Exercícios relacionados
Uma esfera de alumínio que pesa 6 kg e inicialmente à temperatura de
, é subitamente imersa num fluido a
com um coeficiente de convecção de
.K. Calcule o tempo necessário para arrefecer a esfera até
. Considerar as propriedades termofísicas como:
Um fluido a
entra na seção de 10 m de um tubo de metal alienígena (
) cujos diâmetros interno e externo são
e
, respectivamente, com velocidade média de
. A superfície externa do tubo, cuja emissividade é 0,7 , está exposta ao ar frio a
no porão, com coeficiente de transferência de calor por convecção de
.K. . Considerando que as paredes do porão estão
, determine a) a taxa de perda de calor a partir do fluido b) a temperatura em que o fluido sai do porão.(Propriedades do fluido:
kg .K. Considere o escoamento completamente desenvolvido.
A tubeira de um motor de foguete é feita de aço de alta temperatura com
de espessura,
. O coeficiente de película superficial do lado da chama é
.K. A temperatura da chama é constante a
. Se o bocal estiver inicialmente a uma temperatura uniforme de
. Qual deve ser a duração da combustão para limitar a temperatura de funcionamento do aço a
?
Considere duas placas planas paralelas, a placa plana inferior está estacionária e forma um ângulo de
positivo com a horizontal e a placa superior está em movimento ascendente paralela a placa inferior. O espaço entre as duas placas é preenchido com um líquido incompressível. Sabe-se que as placas estacionária e em movimento estão respectivamente a temperatura de
e
, a distância entre elas é de 3 mm , a velocidade da placa em movimento é de
existe óleo de motor entre as placas superior e inferior.b) Determine a temperatura máxima do óleo.
Propriedades do óleo de motor: e
.
Propriedades do óleo de motor: