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Prof. Victor Deantoni - Lista - FT - lista_ft_2017.vsdx - 30/07/2017 01/025

Exercício 1.2 – Um motor de automóvel de 6 cilindros tem pistões com diâmetro de 7cm e cilindros de 7,01mm, Determine qual a força necessária para mover os pistões para um lubrificante SAE20.Considere a altura do pistão de 4cm. O que aqconteceria se fosse utilizado um óleo com viscosidade mais baixa como por exemplo SAE10.

A sigla SAE deriva de Society of Automotive Engineers

Óleo Viscosidade (m²/s)

Óleo de máquina leve 1.02E-04

Óleo de máquina pesado 2.33E-04

Óleo SAE 10 6.50E-05







Exercício 1.1 – Um ventilador artesanal foi construído utilzando um motor, um eixo, um mancal (suporte para o eixo) e hélices. Conforme a figura abaixo.Sabendo que o motor realiza uma força de 6,82N no eixo (lateralmente) para que ele rotacione com uma velocidade de 100rpm. Determine qual deve ser a viscosidade do óleo utilzado no mancal. Escolha entre os óleos abaixo qual você indicaria.Diâmetro do eixo 2cmDiâmetro do Mancal 2,05cmA sigla SAE deriva de Society of Automotive Engineers

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Lista de ExercíciosFenômenos de Transportes

O material apresentado é baseado em exercícios realizados em sala de aula, avaliações e recuperações no curso de Fenômenos de Transportes para o curso de Engenharia Civil. Alguns exercícios podem necessitar de informações adicionais ou de dados técnicos que devem ser convenientemente adotados pelo estudante, após consulta me materiais de apoio. Caso identifique algum erro ou falta da dado informe ao professor para que seja corrigido.


F

Exercício 1.4 - Qual a força necessária para manter a placa deslizando sobre o óleo a uma velocidade de 2m/s. (Dimensões da placa 2m x 2,5m). O óleo utilizado entre a placa e a superfície é apresenta viscosidade cinemática 0,0005 e peso específico 8000N/m³. A camada de óleo tem 3mm. O que ocorrerá se a força aplicada fosse o dobro da força encontrada (calcule e explique)

Velocidade = 2m/s

G=10m/s²ρ=8000µ=10-4

Exercício 1.3 - Qual a espessura de óleo necessária para manter a placa deslizando sobre o óleo a uma velocidade de 2m/s. (Dimensões da placa 2m x 2,5m). O óleo utilizado entre a placa e a superfície é apresenta viscosidade cinemática 0,0005 e peso específico 8000N/m³.

Exercício 1.5 - Determine a espessura de óleo na rampa da figura abaixo para que placa deslize com velocidade constante de 2m/s sabendo que o angulo é 45º

Velocidade = 2m/s

G=10m/s²ρ=8000µ=10-4


Exercício 1.6 – Uma brincadeira comum entre crianças é utilizar uma placa de papelão para escorregar em taludes de grama. Quando o gramado está molhado as velocidades são maiores. Considere uma criança com aproximadamente 30kg apoiada sobre uma placa (supostamente rígida) de 2m² deslizando em um talude de 30º. A) Qual deve ser a velocidade alcançada se a lâmina de água for de 0,01mm?B) A situação acima é improvável e simplificadora, considere que o fator de atrito dinâmico ocasione uma força oposta ao movimento com 70% do valor da força no sentido do movimento.C) Supondo que para tentar aumentar a velocidade, essa criança tenha passado óleo na superfície da inferior da placa, a velocidade deve aumentar? Qual o valor da nova velocidade?

Exercício 1.7 – Um cone sólido de ângulo 2θ e base R está girando a uma velocidade angular ω constante em um assento cônico. A folga “e” é preenchida com óleo de viscosidade µ. Deduza uma expressão analítica para o momento sobre o cone.

ωR


Exercício 2.1 - Os recipientes A e B, da figura, contém água sob pressão de 3 kgf/cm² e 1,5 kgf/cm² respectivamente. Qual será a deflexão do mercúrio (h) no manômetro diferencial?

B

A

h y

x

Sabe-se que: x+y=2,0 m

Mercúrio: 13600 kgf/m³

Água: 1000 kgf/m³

Y

XA

BC

D

1000kg/m³

15000kg/m³

800kg/m³

20000kg/m³

A=12cmB=25cmC=9cm

D=15cm

Exercício 2.2 -Determine a diferença de pressão entre os condutos X e Y (relativa e absoluta). Conforme esquema apresentado abaixo

E ercício 2 3 N did d õ l d tili bi ã d ô t i t

Água Óleo5m

1m

Exercício 2.5 - Qual a força F necessária para manter a comporta em equilíbrio (Largura da comporta é 5m). Densidade relativa do óleo em relação à água é 0,8.A indicação na figura é ilustrativa, é necessário determinar o módulo, direção e sentido da força

Articulaçao

F60°


Exercício 2.3 - Nas medidas de pressões elevadas utiliza-se uma combinação de manômetros que consistem em um manômetro de coluna líquida associado com um manômetro de peso (embolo submetido a um peso), conforme o esquema da figura. Conhecendo-se os valores dados determinar, em pascal (Pa), os valores das pressões, efetiva (relativa) e absoluta no interior da seção do conduto circular sob pressão contendo água (posição A).

DADOS: H1 = 15 cmH2 = 20 cmH3 = 10 cm

G = 40 NS = 8 x 10-3 m2

γágua = 10.000 N/m3

γHg = 136.000 N/m3

γóleo = 8.000 N/m3

Y

XA

BC

D

1100kg/m³

16000kg/m³

800kg/m³25000kg/m³

A=20cmB=25cmC=12cmD=18cm

Exercício 2.4 - Determine a diferença de pressão entre os condutos X e Y (relativa e absoluta). Conforme esquema apresentado abaixo


Exercício 2.7 - Calcule qual a força externa necessária que deve ser aplicada na extremidade inferior da comporta, para que esta permaneça em equilíbrio

0,5 m

Exercício 2.6 - Qual deve ser o Momento aplicado na comporta para manter o sistema em equilíbrio. Inicialemtne determine o valor de h. Considere a densidade relativa do Mercúruo 13,6.


Exercício 2.8 - Em uma situação de emergência em que um comporta retangular de 2m de largura teve sua fixação comprometida, um engenheiro resolveu encher o lado esterno do reservatório com água para que o óleo não vazasse, deste modo ele precisa apresentar o valor da altura h (água) necessária para manter a comporta que equilíbrio sem forças externas.Esse engenheiro é você! Qual a altura necessária (em relação a base da comporta)?

1m

2,5m

45º

A

B

Água

Exercício 2.10 - Determina as reações em A e B na comporta inclinada da figura abaixo, considere o fluido sendo água (10.000N/m³) e considere também a largura da comporta igual a 6m

Água Óleo6m

1m

Ponto fixação

Exercício 2.9 - Qual a força F necessária para manter a comporta em equilíbrio (Largura da comporta é 5m). Densidade relativa do óleo em relação à água é 0,8


a b a

b

c

Exercício 2.11 - Para a comporta, em equilíbrio, apresentada na figura, determine:A- Módulo da força exercida pela água e pelo óleo.B- Ponto de aplicação de cada uma das forçasC- Valor da Reação X para manter o sistema em equilíbrioPara os cálculos considere os 3 últimos dígitos do seu RA, por exemplo RA 1258906: a=9; b=10;c=6, note que para o dígito 0 será considerado o valor 10.

(40+a)°

3m

X

Detalhe da Placa

Articulação

2m

2

10.0003

ó8.000

3

Exercício 2.12 - Determinar a força e o ponto de aplicação para a comporta em formato de “T” apresentada abaixo, após isso identifique qual o momento que deve ser aplicado na dobradiça para que o sistema permaneça em equilíbrio.

2m5m

1,5m

5m

31,25°1,5m


Exercício 2.13 - Qual a força F necessária para manter a comporta em equilíbrio

Água Óleo

2,50m

4,50m

50º

A

B Água

Exercício 2.14 - DeterminaR qual o valor de F para a comporta permanecer em equilíbrio. Considere o fluido sendo água (10.000N/m³) e considere também a largura da comporta igual a 3,0 m

F


Azul VermelhoAmarelo

Exercício 3.2 - A tubulação da figura abaixo é utilizada para o enchimento de 3 tanques cubicos em uma indústria, sabendo que o tanque azul tem 10m, o vermelho tem 12m e o amarelo tem 7m.Determine:A- qual a vazão em cada tuboB- Qual a velocidade em cada tuboC- Onde se terá a maior tensão de cisalhamentoD- A velocidade enchimento de cada tanque

Diâmetro 30cm

Diâmetro 17cm

Diâmetro 20cmTempo de

enchimento = 12 minutos

Tempo de enchimento = 12

minutos

Tempo de enchimento = 10

minutos

Diâmetro 40cm

1

2

34

Água (2L/s)

Adoçante (0,05L/s)

Suco concentrado(2L/s)

Massa específica:Água: 1000kg/m³Suco: 1800kg/m³Adoçante: 900kg/m³

Exercício 3.1 - Determine a vazão de saída, a velocidade de saída e a massa específica do suco pronto.

Exercício 3.1 - Determine a vazão de saída, a velocidade de saída e a massa específica do suco pronto.

Água (2L/s) Adoçante (0,1L/s)

Suco concentrado(2,5L/s)

Massa específica:Água: 1000kg/m³Suco: 1500kg/m³Adoçante: 800kg/m³


Laminar: Vm/Vmáx =0,50Turbulento: Vm/Vmáx = 49/60

: á ∗ 12

: á ∗ 117

Exercício 3.3 - Uma tubulação foi reduzida em duas etapas, para evitar tubulencias, em cada etapa o diâmetro foi reduzido em 50%. Determine a vazão em cada seção, a velocidade, e o número de Reynolds.Sabendo que o escoamento, pode ser caracterizado em Laminar (Rey<2000) e Turbulento (Rey>2000), e que cada regime apresenta uma equação característica. Calcule a velocidade no centro do tubo em cada seção e também a velocidade à 5 mm da parede do tubo.Diâmetro (1) = 20cmVazão (3) = 1.25L/min

Questão 3.4 (3,0pt) - No sistema de reservatórios abaixo, o reservatóiros B é abastecido pela tubulação 2 e é enchido em 30 segundos. Sabendo que o canal 1 (seção quadrada de 65cm) apresenta um diagrama de velocidades, conforme a figura. Encontre qual a velocidade, vazão e número de Reynoldas nas tubulações 2 e 3 (1,0pt). Apresente também a velocidade média no canal, A Vazão No canal e a tensão de cisalhamento na base do canal (seção 1)(0,75pt). Destaque, na figura, qual foi o volume de controle utilizaddo (0,25pt).Utilizando o número de Reynolds calculado, apresente a equação do escoamento no tubo 2.

Obs.: Regime permanente, portando o reservatório A apresenta nível constante.

Φ=7cm

Φ =4cm

10m³

45 m³

2

3

12 m/s (linear)

Canal

B

Laminar: Vm/Vmáx =0,50Turbulento: Vm/Vmáx = 49/60


Exercício 3.5 - Uma barragem recebe vazão proveniente de 3 rios (A, B e C) com seções com as características apresentadas abaixo:

E perfis de velocidade:

A- Determine a vazão de saída da barragem no caso de permanecer com o volume constante. (2,5pt)

B- Caso a barragem permaneça aberta, porém com uma obstrução na saída que limita a vazão em 58,78m³/s. Determine qual será o aumento no nível de água após 1 dia. (1pt)Área do lago: 864 hm²

14 m 9 m

4 m 3 m

R=4m

3m/s 2m/s4m/s

0

Derivada nula

v(y)=ay²+by+c

Lago

barragemRio 3

Rio 2

Rio 1

Saída

Lembre-se:

.


Exercício 4.3 - Uma bomba foi instalada para permitir que dois reservatórios permaneçam com o mesmo

12 m

54 m

T

Exercício 4.2 - Determine a vazão turbinada no esquema abaixo, sabendo que a perda de carga entre os reservatórios é de 5 m.c.a. A turbina apresenta rendimento de 60% e Potência total de 50 CV. O Fluido é água. g=10m/s²

M

Exercício 4.1 - Na instalação da figura são dados: Perda de carga entre (b) e (c) é nula; Diâmetro da tubulação 20 cm; fluido:água; aceleração da gravidade: 10m/s²; pressão em (b) 0,05 kN/cm²Determine:O sentido do escoamento (0,5 pt)Tipo de máquina (0,75 pt)Caso a vazão seja conhecida de valor Q, calcule a perda entre (a) e (b) (0,5 pt) e também a potência da máquina (0,5 pt)

5 m

30 m

(a)

(b)

(C)


Exercício 4.3 - Uma bomba foi instalada para permitir que dois reservatórios permaneçam com o mesmo nível, sabe-se que o reservatório 2 está sendo utilizado para abastecer um equipamento. (g=10m/s²), fluido: águaEscreva a equação de energia entre 1 e 2Qual a vazão retirada pelo equipamento? Qual a altura manométrica da bomba? Qual a potência da bomba, rendimento de 75%?Desenhe a linha de energia

B

7 m7 m

1 m

1 m

Φ25mmΦ12,5mm

Dr=5

ΔH1A = 1,5v ΔHAB = 0ΔHBC = 5vΔHCD = 0ΔHD2 = 5v

21

A BC

D

Exercício 4.5 - Para permitir que o fluxo de água de A para C ocorra (vença um pequeno desnível geométrico), foi construído um reservatório e instaladas 2 máquinas, uma bomba e uma turbina. Sabendo que a Potência da bomba é de 10 CV e o rendimento de 80%, e da turbina 65%. Determine a vazão (1,0 pt) e se a instalação é viável (Potência da Turbina) (1,5 pt). Desconsidere as perdas nas tubulações. Reservatórios tem nível constante.

M

Exercício 4.4 - Na instalação da figura são dados: Perda de carga entre (b) e (c) é nula; Diâmetro da tubulação 20 cm; fluido:água; aceleração da gravidade: 10m/s²; pressão em (b) 0,042 kN/cm²Determine:O sentido do escoamento (justifique) Equação de energia entre os pontosTipo de máquina Caso a vazão seja conhecida de valor Q, calcule a perda entre (a) e (b) e também a potência da máquina

5 m

30 m

(a)

(b)

(C)

Exercício 4.6 - Qual a velocidade necessária para que seja possível visualizar água em um tubo de PItot (pelo observador), sabe-se que a altura entre o ponto de instalação e o chão da cabine (onde o obsevador está) é de 7m. Indique todos os valores adotados e todas as convenções adotadas.Apresente a velocidade da embarcação em km/h


7 m

3 m

e se a instalação é viável (Potência da Turbina) (1,5 pt). Desconsidere as perdas nas tubulações. Reservatórios tem nível constante.

12 mM

56 m

54 m

M

A

C

B


10,0m0,0m

21,0m

BΦ25cmΔH=1/Q (3)

(1)

(2)

(4)

Rendimento 50%

Φ30cmΔH=0,5/v

Exercício 4.8 -Qual deve ser a potência da bomba para que a vazão de 0,5m³/s ocorra no sistema abaixo, desenhe a linha de energia. Fluxo de (1) para (2)

Exercício 4.9 -Supondo que a situação se invertesse, e agora desejamos retirar energia do escoamento natural do exercício 1, qual seria a vazão possível para uma turbina de potência de 1CV.Nesse caso qual seria a pressão a montante da turbina.

Exercício 4.7 - Na instalação da figura abaixo uma máquina é utilizada e os seguintes dados são conhecidos: Fluido:água; aceleração da gravidade: 10m/s²; Determine: O sentido do escoamento Vazão Tipos de máquinas Potência da máquina se o rendimento de ambas é de 75% Desenhe em escala a linha de energia e piezométrica

4 m

2 m

(f)

(d) (e)(c)(b)

(a)

Δ 1,5

Δ 0

Δ 2,5

Δ 0

Δ 1 . . .

20mm 25mm 30mm

1,4 m

P=0,025kgf/cm²

M2M1

P=1kgf/cm²


Exercício 4.10 - Para a instalação abaixo, determine:

A: A vazão (sentido de (1) para (4))B: Perdas em cada trechoC: Pressão imediatamente a montante e a jusante da bombaD: Desenhar a linha de energia

6,0m0,0m

15,0m

BΦ20cmΔH=1/v (3)

(1)

(2)

(4)

Potência da bomba 15CVRendimento 60%

Φ20cmΔH=2/v

Exercício 4.11 -Para a instalação abaixo, determine:

A: A vazão (sentido de (1) para (4))B: Perdas em cada trechoC: Pressão imediatamente a montante e a jusante da bombaD: Desenhar a linha de energia

4,0m0,0m

25,0m

BΦ15cmΔH=3/v (3)

(1)

(2)

(4)

Potência da bomba 10CVRendimento 75%

Φ12cmΔH=8/v


TB

A

Exercício 4.12 - Uma caixa d´água é utilizada para abastecer um reservatório Inferior e ao mesmo tempo aproveitada para gerar energia. A perda de carga entre o trecho DC é de 3/v e no trecho BA é de 4/v.Sabendo que o diâmetro entre DC é 16mm e entre BA é 11,3mm.

D

rendimento 70%Potência 1000W

C

10,0

1,00

A) Encontrar área de cada seção (0,5pt)B) Escrever equação de energia entre D e A (0,5pt)C) Apresentar a vazão (1,0pt)D) Desenhar a linha de energia (1,0pt)

10,0

10,0

4,0

205kPa

Exercício 4.13 - Determinar o sentido do escoamento (1,0pt) o tipo de máquina utilizada na instalação (1,0pt) e desenhar a linha de energia do sistema (0,5pt).

NAM


Exercício 4.14 -Calcule a vazão de água que sai de D e vai até A, sabendo que a perda de carga em DC é 425/v e entre BA é de 300/v. Os diâmetros são: ΦDC= 50,48mm e ΦBA=35,7mm

BBC

D 11,0m

15,0m

A

0,00m

13,5

12,0

3,5

50kPa

Exercício 4.15 -Determinar o sentido do escoamento, o tipo de máquina utilizada na instalação e esboçar linha de energia do sistema. O Raciocínio deve ser justificado.

NAM

Pb=5000WN=70%

Exercício 4.16 -A vazão Q de um líquido ideal que escoa para a atmosfera através de um orifício de bordo delgado, praticado na parede lateral de um reservatório, é função do diâmetro D do orifício, da massa específica do fluido e da diferença de pressão entre a superfície livre e do centro do orifício. Determinar uma expressão para vazão.Determinar a relação o ponto geométrico onde os jatos se encontram (x,y)

patmh(2)

(1)


M

Exercício 4.17 -A vazão Q de um líquido ideal que escoa para a atmosfera através de um orifício de bordo delgado, praticado na parede lateral de um reservatório, é função do diâmetro D do orifício, da massa específica do fluido e da diferença de pressão entre a superfície livre e do centro do orifício. Determinar uma expressão para vazão.Na instalação da figura são dados: Perda de carga entre (b) e (c) é nula; Diâmetro da tubulação 20 cm; fluido:água; aceleração da gravidade: 10m/s²; pressão em (b) 4 kgf/cm²Determine:O sentido do escoamentoTipo de máquinaPerda de carga entre (a) e (b)Potência da máquina se o rendimento é de 80%

5 m

30 m

(a)

(b)

(C)


Exercício 5.5 - Encontre os grupos adimensionais para a situação: Sabe-se que a foça provocada em um edifício depende de: velocidade do vento, largura do edifício , massa específica do vento, pressão do vento e do ângulo de incidência.

Exercício 5.6 - Encontre os grupos adimensionais para a seguinte situação: Sabe-se que a força provocada em um edifício depende de: velocidade do vento, altura do edifício, viscosidade dinâmica e massa específica do vento além da pressão do vento. Determine os grupos adimensionais.

Exercício 5.4 - A velocidade de um bloco depende de sua massa da força aplicada e da massa específica, determine:Número de adimensionaisBaseAdimensional

Exercício 5.7 - A velocidade ´v´ com que um fluido atravessa o vertedor triangular da figura é uma função da aceleração da gravidade ´g´ e da altura ´h´da superfície livre do líquido em relação ao vértice do triângulo. Determine uma expressão para a vazão (Q) em função das demais variáveis.

h

Exercício 5.3 - A vazão recalcada por uma bomba centrífuga é função do acréscimo de pressão que a água sofre ao passar pela bomba, da velocidade angular da bomba (rad/s) ou (graus/s) , do diâmetro do rotor, bem como da massa específica do fluido. Determinar os grupos adimensionais e uma função entre as variáveis e a vazão.

Exercício 5.2 - Encontre os grupos adimensionais para a seguinte situação: Sabe-se que a força provocada em um edifício depende de: velocidade do vento, altura do edifício, viscosidade dinâmica e massa específica do vento além da pressão do vento. Determine os grupos adimensionais.

Exercício 5.1 - A vazão Q de um líquido ideal que escoa para a atmosfera através de um orifício de bordo delgado, praticado na parede lateral de um reservatório, é função do diâmetro D do orifício, da massa específica do fluido e da diferença de pressão entre a superfície livre e do centro do orifício. Determinar uma expressão para vazão.

patmh

p


Exercício 5.8 - A distância percorrida por uma automóvel depende da distância inicial percorrida, da velocidade, da aceleração e do tempo de percurso. Estabeleça uma expressão adimensional para as vairáveis envolvidas.

Exercício 5.9 - A vazão que sai do orifício de um reservatório, depende da altura de água acima do furo, do peso específico, da pressão atmosférica, do diâmetro do furo e da viscosidade. Apresente uma expressão da vazão em função de todas as variáveis.

Exercício 5.10 - A potência fornecida para um líquido por uma bomba centrifuga é função do peso específico do líquido, da vazão do escomaneto e da altura manométrica da bomba. Determinar a expressão da potência da bomba. Utilize o método apresentado em sala com os passos.Compare com a equação já conecida e justifique a diferença.

Exercício 5.11 - A vazão recalcada por uma bomba centrífuga é função do acréscimo de pressão que a água sofre ao passar pela bomba, da velocidade angular da bomba (rad/s) ou (graus/s) , do diâmetro do rotor, bem como da massa específica do fluido. Determinar os grupos adimensionais e uma função entre as variáveis e a vazão.


Exercício 6.2 - Com o aumento da tecnologia dos materiais é possível encontrar equipmanentos com uma isolação térmica muito alta, isso é possível graças a combinação de diversos materiais isolantes e da estrutura molecular dos materiais. Na construção civil encontra-se essa aplicação em materiais utilizados nas coberturas de lajes. Um destes casos é apresentado abaixo.

Dados:

. .∆

.

∆∑

Proteção Mecânica

Termofoam

Concreto

Impermeabilizante

Acabamento

Ambiente Interno

Sabendo que a temperatura máxima externa é de 48 ºC no verão e que a temperatura interna é controlada e mantida em 21 ºC. Calcule qual o fluxo de calor que entra pela laje (50 m²) caso o Termofoam tenha 1cm de espessura (1pt).

Em seguida calcule a espessura do material para uma taxa máxima de 50 W/m² (1,5 pt)

Kacab=1,0 W/mK Kprot=0,45 W/mK Kterm=0,05 W/mK Kimp=3,3 W/mK Kconc=1,8 W/mK

2 cm

4 cm

2,5 cm

20 cm

Exercício 6.1 - Com o aumento da tecnologia dos materiais é possível encontrar equipmanentos com uma isolação térmica muito alta, isso é possível graças a combinação de diversos materiais isolantes e da estrutura molecular dos materiais. Na construção civil encontra-se essa aplicação em materiais utilizados nas coberturas de lajes. Um destes casos é apresentado abaixo.

Dados:

. .∆

.

∆∑

Proteção Mecânica

Termofoam

Concreto

Impermeabilizante

Acabamento

Ambiente Interno

Sabendo que a temperatura máxima externa é de 50 ºC no verão e que a temperatura interna é controlada e mantida em 27 ºC. Calcule qual a Espessura X Sabendo que a taxa calor que entra pela laje (30 m²) é de 48W/m²

Qual deve ser a potência de um Ar Condicionado para manter a sala em equilíbrio, considerando que as paredes laterais e o solo é isolante e dentro da sala tem-se 12 lâmpadas de 100W

Kacab=1,1 W/mK Kprot=0,45 W/mK Kterm=0,05 W/mK Kimp=3,4 W/mK Kconc=1,8 W/mK

2 cm

1 cm

2,5 cm

20 cm

X cm


Um forno é composto de 3 camadas de alumínio (1mm) intercalada com 1 camada de lã de rocha (k=0,0548W/m.K) com 1mm e uma de cortiça (k=0,0,45) com 2mm. Sabendo que a temperatura externa ao forno é 25ºC e a temperatura interna do forno é 500ºC, calcule a transferência de calor.Qual deve ser o novo valor da espessura de lã de rocha se a temperatura tolerada na parte de for a aumentar 5 graus.

Alum

ínio

Alum

ínio

Alum

ínio

Cortiça

Lã de rocha

Dados:

. .∆

.

∆∑

Exercício 6.4 - Um forno é composto de 3 camadas, Alumíno (k=268W/m.K) seguido de Cortiça (k=0,045W/m.K) seguido de uma camada de um material desconhecido. As espessuras das camadas são de 5mm cada. Sabe-se que o fluxo de calor é de 1000W/m² e o gradiente de temperatura é 100ºC. Qual deve ser o “k” deste material?

Caso você desejasse diminuir o fluxo de calor, qual material você aumentaria a espessura, porque?

Exercício 6.3 - Um equipamento industrial apresenta uma alta temperatura interna (200ºC). Para diminuir o consumo de Ar condicionado foi revestido com 4 materiais em 6 camadas, conforme figura abaixo. Temperatura ambiente 30ºC

A- Qual o fluxo de calor através das camadas (área=10m²)B- Caso seja possível alterar a camada de Material B, qual deveria ser a espessura para uma taxa de 50W/m²

Dados:

. .∆

.

∆∑

Met

al

Mat

eria

l A

Isol

ante

Mat

eria

l B

Isol

ante

Met

al

50mm 75mm 50mm 2mm50mm

Kmetal = 25,0W/m.KKiso = 0,050W/m.KKa = 1,0W/m.KKb = 0,250W/m.K

2mm


Exercício 6.5 - Qual a potência necessária de um aparelho de ar condicionado (em BTU/h), para estabilizar a temperatura de uma ambiente em 20ºC. Sabendo que no ambiente existem 5 lâmpadas incadescentes dissipando 100W de calor cada.

Todas as superfícies laterais são de tijolos (20cm), o piso pode ser desconsiderado e o teto é de telha cerâmica (10cm). A temperatura externa é de 38ºCCoeficiente do tijolo=0,72W/°C.m; Telha =0,52W/°C.m

7m

4m

3m

Exercício 6.6 - Uma fornalha de pisos cerâmicos, para funcionar corretamente, deve atingir a temperatura de 900°. Sendo assim um engenheiro foi contratado para projetar as paredes do aparelho. Considere que a parte superior e a parte inferior não trocam calor.Determine qual deve ser a espessura da parede de tijolos para que ocorra o funcionamento do forno.A temperatura externa varia de 15° nos dias frios até 45° nos dias quentes.O material da parede é um tijo especial que apresenta k=0,15W/(m.K)O fluxo de calor medido é de 14.868W

5m

2m

2m

a sigla sae deriva de society of automotive engineers · (dimensões da placa 2m x 2 ... determine...

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