Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 107
Duas longas hastes de cobre de diâmetro são soldadas uma à outra, com a solda tendo um ponto de fusão de . As hastes estão no ar a com um coeficiente de convecção de . Qual é a entrada de energia mínima necessária para efetuar a soldagem?
Passo 1
Fala galera!! Bora resolver essa questão??
Para resolver essa questão, podemos começar fazendo as seguintes suposições:
(1) Condições de estado estacionário.
(2) Condução unidimensional ao longo das hastes.
(3) Propriedades constantes.
(4) Nenhuma geração interna de calor.
(5) Troca de radiação insignificante com os arredores.
(6) uniforme.
(7) Varas infinitamente longas.
Os dados fornecidos nessa questão são:
Diâmetros dos bastões:
Temperatura do ponto de fusão:
Temperatura do ambiente:
Coeficiente convectivo:
Também vamos precisar das seguintes propriedades para o cobre a temperatura de
Pela Tabela A-1
Condutividade térmica:
Passo 2
Nessa questão, nós temos dois bastões que serão soldados, logo, a potência necessária deverá fornecer calor para aquecer os dois bastões de modo que sua base atinja a temperatura de soldagem. Portanto, a potência mínima é o dobro da taxa de calor do bastão.
Podemos considerar que os bastões se comportam com aleta infinitamente longa, então, pela tabela 3.4, temos que:
Onde
Então:
Portanto, a relação obtida é:
Passo 3
Agora que encontramos a expressão para calcular entrada de energia mínima necessária no passo anterior, vamos substituir os termos da expressão pelos dados fornecido e que obtivemos. Assim temos:
Portanto, a entrada de energia mínima necessária é .