Exercícios de Convecção Livre - Lista de Exercícios Resolvida

Um bastão horizontal com de diâmetro está imerso em água mantida a . Se a temperatura superficial do bastão é de , estime a taxa de transferência de calor por convecção natural por unidade de comprimento do bastão.

Um tanque cilíndrico de propano de de diâmetro e de comprimento é inicialmente cheio com propano líquido, cuja densidade é . O reservatório é exposto ao ar ambiente a em condições meteorológicas calmas.

A superfície externa do tanque é polida de modo que a transferência de calor por radiação é desprezível. Agora, uma rachadura se desenvolve na parte superior do tanque e a pressão no interior cai para enquanto a temperatura cai para , que é a temperatura de ebulição do propano a .

O calor de vaporização do propano a é . O propano é lentamente vaporizado como resultado da transferência de calor do ar ambiente para o reservatório e seu vapor escapa do tanque a através da rachadura.

Considerando que o tanque de propano está mais ou menos na mesma temperatura que o propano em seu interior, em qualquer momento, determine quanto tempo vai demorar para o tanque esvaziar se ele não estiver isolado.

Uma esfera de de diâmetro de aço inoxidável 316 está a . A esfera foi posta para esfriar em meio ao ar em um ambiente inicialmente quiescente.

A temperatura do ar é , a pressão é a pressão ambiente. As propriedades do ar podem ser aproximadas pelas propriedades do ar, como gás ideal, a .

Determine quanto tempo levará para que o interior (centro) da esfera esfrie até a temperatura de .

(Adaptado) Um conjunto de placas quadradas de circuitos verticais com de altura deve ser resfriado com ar em meio a uma sala grande de tal maneira que a temperatura nas placas não seja superior a , quando a temperatura ambiente é de .

Admitindo condições de superfícies isotérmicas, determine a dissipação de potência elétrica admissível (fluxo de calor) por placa quando não há nenhum escoamento forçado de ar.

(Adaptado) Uma esfera de cobre com de diâmetro, com um revestimento de baixa emissividade, é removida de um forno a uma temperatura uniforme de e deixada resfriar em um fluido quiescente mantido a .

Calcule os coeficientes convectivos associados às condições iniciais para a imersão no ar e na água.

Um série de placas de circuitos verticais encontra-se imersa em ar ambiente quiescente a . Embora os componentes sejam salientes em relação aos substratos, é razoável, em uma primeira aproximação, considerar placas planas com fluxo térmico na superfície uniforme .

Considere placas com comprimento e largura e espaçamento . Se a temperatura máxima admissível na placa é de , qual é a potência máxima que pode ser dissipada por placa?

Uma placa com dimensões de por e inclinada com um ângulo de , tem a sua superfície inferior exposta a um fluxo t��rmico radiante líquido de .

Se a superfície superior da placa for bem isolada, estime a temperatura que a placa atingirá quando o ar ambiente estiver quiescente a uma temperatura de .

(Adaptada) Considere uma janela simples (com uma única lâmina de vidro) vertical com largura e altura iguais . A superfície interior está exposta ao ar e às paredes do quarto, que estão a .

Sob condições ambientais frias, nas quais uma fina camada de gelo se forma na sua superfície interna, qual é a perda de calor através da janela? A emissividade do gelo pode ser considerada igual a .

Sob condições de operação em regime estacionário, a temperatura superficial de uma pequena lâmpada incandescente de é de , quando as temperaturas do ar ambiente e das paredes são iguais a .

Aproximando a lâmpada por uma esfera de de diâmetro e com emissividade na superfície de , qual é a taxa de transferência de calor saindo da superfície da lâmpada?

(Adaptado) Considere uma placa plana horizontal aquecida por meio de uma resistência elétrica. A superfície inferior da placa é isolada e a superior troca calor por convecção com o ambiente, que está a . A placa tem comprimento igual a e largura igual a .

Considere as propriedades do ar iguais a , , . Calcule a taxa de transferência de calor trocado por convecção e radiação, onde a potência fornecida pela resistência elétrica mantém a placa à temperatura de .

Um aquecedor elétrico com a forma de um disco horizontal com de diâmetro é usado para aquecer o fundo de um tanque de óleo de motor a uma temperatura de .

Calcule a potência necessária para manter a temperatura do aquecedor a .