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Transferência e Fluxo de Calor

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by

Guilherme Alves

on 30 September 2013

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Transcript of Transferência e Fluxo de Calor

Disponível em: http://bombeiroswaldo.blogspot.com.br/2012/09/transferencia-de-calor-e-termodinamica.html. Acesso em 25/09/2013.


O fluxo de calor pode variar com a posição na superfície.

Em regime permanente é perfeitamente aplicável às hipóteses cotidianas.
Se trabalho é a variação de energia mecânica
(potencial ou cinética) ou térmica (calor)
é possível associar a taxa de transferência
de calor por unidade de tempo à potência.

TRANSFERÊNCIA
E
FLUXO DE CALOR

YUNUS A, Çengel; GHAJA, Afshin J. Transferência de Calor e Massa. 4ª ed. McGrraw-Hill, 2007.

BARROSA, Marcelo Rosário. Princípios fundamentais da transferência de calor. Departamento de Engenharia Naval e Oceânica, 2004.

Curso Prático & Objetivo. Transferência de Calor - Série Concursos Públicos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Resolução:

Dados e Conversões:
P = 5.500 W
t= 15 min = 900 s
T = 15 min = 0,25 h
R$:0,30 kW.h

a) E = P.Δt = 5.500W x 900s = 4.950.000 J
b) Consumo de energia do chuveiro (KW.h) = P x Δt (h) = 5.500W x 0,25h = 5,5 kW x 0,25h = 1,375 KW.h
Custo do consumo = tarifa x consumo = 0,30 x 1,375 = R$ 0,41



Exercícios

Um chuveiro elétrico de potência igual a 5.500 W permanece ligado durante 15 minutos:

a) Calcule o consumo do chuveiro em KWh;

b) Calcule o gasto mensal do chuveiro, sabendo que em sua cidade a uma tarifa de R$ 0,30 KW.h.(1 mês = 30 dias)

Exercícios

Disponível em: http://interferenciafisica.blogspot.com.br/2010/03/transmissao-de-calor.html. Acesso em 26/09/2013.
Disponível em: http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/i. Acesso em 25/09/2013

Convecção

O calor pode ser transferido de três modos: condução, convecção e radiação. Todos exigem a existência da diferença de temperatura e ocorrem da maior para a menor temperatura.
Mecanismos de transferência de calor



A transferência de calor (Q) é definida como a energia térmica transferida por unidade de tempo em um sistema com diferenças de temperatura.

Transferência de calor

Calor é definido como uma energia em trânsito em função da diferença de temperatura entre os sistemas.

No sistema internacional de unidades (SI), a unidade de energia é o Joule (J), sendo também comum o uso
da caloria (cal). A conversão entre essas unidades é:

1 cal = 4,184 J


Calor

(W)

Transferência de energia das partículas mais energéticas de uma substância para partículas menos energéticas, como resultado da interação entre elas.
Condução
(W)

Energia emitida pela matéria sob a forma de ondas eletromagnéticas (ou fótons) como resultado das mudanças nas configurações eletrônicas de átomos ou moléculas. Não exige presença de meio interveniente.

Radiação

φ = Q
A
[W/m²]

O fluxo de calor é a taxa de transferência de calor
por unidade de área e é dado por:
Fluxo de Calor
No projeto de outros dispositivos:

Aplicações

Em utensílios domésticos:


Aplicações


Q = Quantidade de calor [W]
Tempo

[W]

P = Trabalho
Tempo

A potência é definida como trabalho por unidade de tempo.



A taxa de transferência de calor é definida como calor transferido por unidade de tempo.

Potência x Taxa de Transferência

Equilíbrio térmico


Se dois corpos a diferentes temperaturas são colocados em contato direto ocorrerá uma transferência de calor do corpo de temperatura mais elevada para o corpo de menor temperatura até que haja equivalência de temperatura entre eles.

Deste modo o sistema tende a atingir o equilíbrio térmico.





Os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia.
A cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e reduz a perda de energia térmica utilizada para aquecimento.
A água circula devido á variação de energia luminosa existente entre os pontos X e Y.
A cama refletiva tem como função armazenar energia luminosa.
O vidro, por ser um bom condutor de calor, permite que se mantenha constante a temperatura no interior da caixa.

Resolução:

Dados e Conversões:
P = 5.500 W
t= 15 min = 900 s
T = 15 min = 0,25 h
R$:0,30 kW.h

E = P.Δt = 5.500W x 900s = 4.950.000 J
Consumo de energia do chuveiro (KW.h) = P x Δt (h) = 5.500W x 0,25h = 5,5 kW x 0,25h = 1,375 KW.h
Custo do consumo = tarifa x consumo = 0,30 x 1,375 = R$ 0,41



Exercícios

Um chuveiro elétrico de potência igual a 5.500 W permanece ligado durante 15 minutos:

Calcule o consumo do chuveiro em KWh;

Calcule o gasto mensal do chuveiro, sabendo que em sua cidade a uma tarifa de R$ 0,30 KW.h.(1 mês = 30 dias)

Exercícios

Uma esfera de cobre de 10 cm de diâmetro deve ser aquecida de 100°C até a temperatura média de 150 °C em 30 minutos. Admitindo que a quantidade de calor transferido para a esfera de cobre é 92,6 kJ, calcule:

a) A taxa média de calor transferido;
b) O fluxo médio de calor.

Exercícios

O uso mais popular de energia solar está associado ao fornecimento de água quente para fins domésticos. Na figura abaixo, é ilustrado um aquecedor de água constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar. Nesse sistema de aquecimento:

Exercícios

1.636 W/m²

φ= 51,4 W
(0,1m)²

φ = Q
A
b) Fluxo de calor:
Dados e conversões:
D = 0,1 m
Q = Quantidade de calor
Tempo
51,4 W
Q = 92,6 kJ
1.800s

Resolução :

a) Taxa de transferência de calor:
Dados e conversões:
Q= 92,6 kJ
t= 30 minutos = 30 x 60 = 1800 s


Exercícios

T1
T2
T
T
Se T1 > T2 T1 > T > T2

[W]
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