UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DOS ALIMENTOS
Transferência de Calor e Massa
4ª Lista de Exercícios
Transferência de calor em superfícies estendidas
Professora: Bruna de Souza Nascimento
1 – 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.
a) Se o diâmetro do bastão fosse triplicado, qual seria a mudança na taxa de remoção
de calor através do bastão? Resposta: aumento de 420%
b) Se um bastão de cobre com o mesmo diâmetro fosse usado no lugar do bastão de
alumínio, qual seria a mudança na taxa de remoção de calor? Resposta: aumento
de 30%
2 – A intensidade na qual a condição na extremidade afeta o desenvolvimento térmico de
uma aleta depende da geometria da aleta e da sua condutividade térmica, assim como do
coeficiente de transferência de calor por convecção. Considere uma aleta retangular de
uma liga de alumínio (k=180W/m.K), com comprimento L = 10 mm, espessura t = 1 mm
e largura w >> t. A temperatura na base da aleta é Tb = 100°C e ela está exposta a um
fluido de temperatura T∞ = 25ºC. Suponha um coeficiente de calor h = 100 W/m2.K sobre
toda a superfície da aleta, determine a taxa de transferência de calor na aleta por unidade
de largura, a eficiência, a efetividade, a resistência térmica por unidade de largura e a
temperatura na extremidade para os casos A e B da tabela 3.4. Contraste os seus resultados
com aqueles para aproximação de aleta infinita (caso D). Resposta: CASO A – q’a =
151W/m; ƞa = 0,96; ɛa = 20,1; R’ta = 0,050m.K/W; T(L) = 95,6°C CASO B – q’a =
144W/m; ƞa = 0,92; ɛa = 19,2; R’ta = 0,52m.K/W; T(L) = 96°C CASO D – q’a = 450W/m;
ƞa = 0; ɛa = 60; R’ta = 0,167m.K/W; T(L) = 25°C.
3 – Determine o aumento percentual na transferência de calor associado à fixação de
aletas de alumínio de perfil retangular a uma parede plana. As aletas têm 50 mm de
comprimento; 0,5 mm de espessura e são igualmente espaçadas a uma distância de 4 mm
(250 aletas/m). O coeficiente convectivo associado à parede sem aletas é de 40 W/m2.K,
enquanto o resultante após colocação das aletas é de 30 W/m2.K. Resposta: 1315% de
aumento
4 – Uma aleta anular de alumínio com perfil retangular está fixada a um tubo circular que
possui um diâmetro externo de 25 mm e uma temperatura superficial de 250ºC. A aleta
possui 1 mm de espessura e 10 mm de comprimento, e a temperatura e o coeficiente de
transferência associados ao fluido adjacente são 25ºC e 25 W/m2.K, respectivamente.
a) Qual é a perda de calor por aleta? Resposta: 12,8 W
b) Se 200 dessas aletas são posicionadas espaçadas em 5 mm ao longo do tubo, qual
é a perda de calor por unidade de comprimento do tubo? Resposta: 2,91 W/m