Listagem de Questões sobre Geral
Escoamentos a elevados números de Reynolds são caracterizados por terem uma fraca influência dos efeitos viscosos em sua dinâmica. Mesmo nesses tipos de escoamentos, porém, quando um fluido real escoa próximo a uma parede, os efeitos viscosos tornam-se importantes em uma pequena região chamada de cama da limite. Formalmente, a camada limite é definida como sendo a região, de espessura local compreendida entre uma parede, na qual o fluido está aderido, e a camada de fluido na qual a velocidade local do escoamento é de 99% da velocidade do escoamento livre Nessa região, para o caso de escoamento bidimensional sem gradiente de pressão, as equações de Navier Stokes podem ser simplificadas se são usadas as seguintes variáveis de similaridade,
em que é a viscosidade cinemática do fluido, U é velocidade da corrente livre fora da camada limite, é a função de corrente do escoamento, tal que Aqui, o vetor velocidade do escoamento é definido como sendo u=(ux, uy). Considere um escoamento uniforme com velocidade U sobre uma placa plana de comprimento L e largura 1 m. A tensão de cisalhamento agindo sobre a placa é aproximadamente em que µ é a viscosidade dinâmica do fluido e a segunda derivada da função f (n) com relação a (n). O número de Reynolds deste escoamento é definido por A força de arrasto viscoso agindo sobre toda a placa, dividida por µU é dada por:
Um material combustível é compactado a L=3 metros de espessura e em seguida armazenado em um depósito apropriado de segurança máxima (ver figura abaixo para detalhes).
A taxa de geração interna de calor na pilha de material provocada por reações químicas entre as partículas que compõem o material e os gases atmosféricos é igual a 20 Watts/m3 . A temperatura no ambiente de armazenamento é 20 °C e o coeficiente de transferência de calor por convecção h na superfície externa (interface material-ambiente) é igual a 4 W/m2 K. Admitindo que o processo de transferência de calor é unidimensional e que o regime é permanente, a temperatura na superfície superior da pilha do material, em graus Celsius, tem o valor de
25ºC.
35ºC.
45ºC.
55ºC.
65ºC.
Um modelo de transferência de calor para uma primeira estimativa da espessura da placa de resíduos depositada nos dentes de um indivíduo admite que ao longo do tempo a superfície do dente fica coberta por uma camada fina sólida formada pelos resíduos depositados devido a fluxos de alimentos e ingestão de líquidos.
Considere que a condutividade térmica média dos resíduos presente na placa seja igual a (1/5) W/m K, que o fluxo específico de calor na superfície seja 1000 W/m2 e que a diferença de temperatura entre as superfícies da camada de resíduos seja aproximadamente 5 °C. Assumindo o processo de transferência de calor unidimensional e em regime permanente, a espessura da placa em (mm) é
0,5mm.
1mm.
2mm.
3mm.
4mm.
Suponha que o isolamento térmico de um tubo que transporta um fluido a temperaturas maiores do que a temperatura do meio ambiente deva ser escolhido. Para fundamentar sua escolha, o responsável pelo projeto modelou esse problema como sendo um problema de transferência de calor, em regime permanente, de um tubo cilíndrico de comprimento L , com raio interno ri e raio externo re , no qual escoa um fluido à temperatura constante Ti . A temperatura do ambiente externo é Te . A parede do cilindro possui condutividade térmica k constante e não há, no sistema, nenhuma geração interna de calor. Dessa forma, a equação que descreve a distribuição de temperatura na parede do tubo reduz-se a
que após integração resulta em T(r) = C1ln(r)+C 2, em que as constantes C1 e C2 são determinadas com as condições de contorno adequadas ao problema. Com respeito à resistência térmica da parede do tubo, julgue os itens abaixo, marque com F a(s) afirmativa(s) falsa(s) e com V a(s) verdadeira(s) e assinale a opção correta.
( ) Para tubos de mesmo material e raios, aumentando- se o comprimento do tudo em 4 vezes, a resistência condutiva do tubo é reduzida em 4 vezes.
( ) A resistência térmica do tubo é diretamente proporcional à razão de aspecto re /ri.
( ) Sejam dois tubos cilíndricos de mesmo comprimento e feitos do mesmo material, com razões de aspecto re /ri iguais a a e a2 . Portanto, a resistência térmica de um dos tubos é duas vezes maior do que a do outro.
V,F,V
F,V,F
V,F,F
V,V,F
F,V,V
A figura a seguir mostra a seção transversal de um duto longo revestido com material isolante de condutividade térmica constante k. A camada de isolamento possui espessura e = b - a. A superfície externa do duto está exposta ao ar ambiente que se encontra a uma temperatura enquanto a superfície interna está exposta a um fluido frio a uma tempera- tura O coeficiente de transferência de calor por convecção ao redor do tubo é h. A dependência das resistências térmicas (por unidade de comprimento do duto) à condução, Rcond, e à convecção, Rconv, com relação à espessura e da camada isolante é mostrada na figura.
Sob a hipótese de regime permanente e considerando que a transferência de calor ocorre apenas na direção radial, julgue os itens a seguir.
I. À variação da espessura do material isolante estão associados dois efeitos concorrentes: a redução da taxa de transferência de calor por condução com a adição de material isolante e o aumento da taxa de transferência de calor por convecção devido ao aumento da área superficial externa.
II. A partir do gráfico, pode-se concluir que existe uma espessura crítica que maximiza a resistência térmica total à transferência de calor.
III. Para o caso representado no gráfico existe uma espessura crítica tal que a taxa de transferência de calor é máxima.
IV. O comportamento das resistências térmicas do sistema ilustrado no gráfico sugere que existe uma pequena faixa de valores de "e" em que a taxa com que o calor é transmitido ao fluido frio é maior do que aquela observada quando o duto não possui qualquer isolamento.
V. O aumento do coeficiente h de troca de calor por convecção faz com que a intersecção das curvas de Rcond e Rconv ocorra para maiores
I,II e IV
II,IV e V
I,III e V
I,III e IV
II,III e V
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