Exercícios de Equação da Aleta - Lista de Exercícios Resolvida

Dois longos bastões de cobre , com diâmetro , serão soldados pelas extremidades com uma solda com ponto de fusão de . Os bastões encontram-se em um ambiente a com um coeficiente de transferência de calor igual a .

Qual é a menor alimentação de potência necessária para efetuar a soldagem?

Bastões circulares de cobre , com diâmetro e comprimento , são usados para aumentar a transferência de calor em uma superfície mantida a .

Uma extremidade do bastão é presa a essa superfície (em ), enquanto a outra extremidade () é conectada a uma segunda superfície, mantida a . Ar, escoando entre as superfícies (e sobre os bastões), também se encontra a uma temperatura , mantendo um coeficiente convectivo .

Qual é a taxa de transferência de calor por convecção entre um único bastão de cobre e o ar?

Qual é a taxa total de transferência de calor dissipada de uma seção da superfície a com dimensões de por , se for instalado um feixe de bastões com distância entre os centros de ?

Uma aleta cilíndrica deve ser utilizada para aumentar em a troca de calor entre uma parede e o ambiente. A parede tem a temperatura mantida a , e está exposta ao ar ambiente a .

O coeficiente de troca de calor por convecção entre a aleta e o ambiente vale . A aleta deve ser construída com um material de condutividade térmica igual a .

Considerando condução unidimensional e que o comprimento da aleta tende ao infinito , determine o raio da aleta e a expressão para a variação de temperatura ao longo da aleta.

Sejam dois bastões longos e delgados de mesmo diâmetro, porém feitos de materiais diferentes. Uma extremidade de cada bastão está fixada a uma superfície (base) mantida a , enquanto as suas superfícies estão expostas ao ar ambiente a .

Ao mover ao longo do comprimento de cada bastão um termopar, foram observadas temperaturas iguais nas posições e , onde é medido a partir da base.

Se a condutividade térmica do bastão é conhecida e igual a , determine o valor de para o bastão .

Um bastão de latão com de comprimento e de diâmetro se estende horizontalmente a partir de uma solda a . O bastão encontra-se em um ambiente com e .

Quais são as temperaturas no bastão a , e da solda?

Aletas em forma de pino são amplamente utilizadas em sistemas eletrônicos para promover resfriamento, bem como suporte de componentes. Considere uma aleta em forma de pino de diâmetro uniforme , comprimento e condutividade térmica conectando dois componentes de comprimento e área de superfície . Os componentes são caracterizados por uma geração volumétrica de energia térmica e condutividade térmica . Considere que as superfícies expostas dos componentes estão a uma temperatura uniforme correspondente àquela da base da aleta pino () e que o calor é transferido por convecção da superfície exposta para um fluido em contato. A parte posterior e as laterais dos componentes estão perfeitamente isoladas.

Deduza uma expressão para a temperatura da base em função dos parâmetros do componente (, , e ), dos parâmetros de convecção ( e ) e dos parâmetros da aleta (, e ).

Uma barra circular longa de de diâmetro tem uma extremidade mantida a . A superfície da barra está exposta ao ar ambiente a com um coeficiente de transferência de calor por convecção de .

1. Determinar a distribuição de temperatura ao longo da barra construída de cobre puro ().
2. Qual a perda correspondente de calor a partir da barra?
3. Estimar o comprimento da barra para que a hipótese de comprimento infinito forneça uma estimativa precisa para a perda de calor.

Um longo bastão circular de alumínio tem uma de suas extremidades fixada a uma parede aquecida e transfere calor por convecção para um fluido frio.

Se o diâmetro do bastão fosse triplicado, qual seria a mudança na taxa de remoção de calor através do bastão?

Se um bastão de cobre com o mesmo diâmetro fosse usado em lugar do bastão de alumínio, qual seria a mudança na taxa de remoção de calor através do bastão?

Dado: e .