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WorksheetsEXTRA_TC
Total questions: 35
Worksheet time: 10hrs 5mins
As alhetas têm por objetivo aumentar a área de transferência de
calor por "extensão" da superfície de troca com o exterior. O facto é: (escolha uma
das seguintes afirmações)
I) que visam compensar o efeito da baixa condutibilidade dum material a
arrefecer
II) que as alhetas, do ponto de vista térmico, são sempre vantajosas
III) não têm um comportamento ideal, porque a sua temperatura não é constante
ao longo da sua extensão e igual à temperatura da base
As difusividades térmicas dos materiais A, B e C têm a seguinte ordem
de grandeza: aA> aB>aC . Os três materiais estão nas mesmas condições iniciais e vão
ser arrefecidos em meios idênticos, até que as suas temperaturas baixem para
metade. Qual deles arrefecerá mais depressa?
II) O material C
III) O material B
IV) O material A
Quais os mecanismos da convecção? Selecione a resposta correta.
II) transporte de fonões e movimento browniano
III) movimento browniano e movimento macroscópico
IV) movimento macroscópico e movimento de eletrões livres
V) movimento macroscópico de fluido
Considere a seguinte forma da equação da energia relativa ao
escoamento com transferência de calor em torno de um objeto.
O primeiro termo do lado direito da equação representa:
I) a condução de calor no interior do objeto
II) a dissipação viscosa
IV) a difusão molecular de energia térmica no fluido
Um fluido, com número de Prandtl igual a 20, escoa sobre uma placa
plana formando uma camada limite. Toda a placa está a uma temperatura
constante, superior à do fluido fora da camada limite. Nestas condições, a
espessura da camada limite térmica é sempre inferior à espessura da camada limite
dinâmica:
I) em qualquer regime de escoamento
II) em regime turbulento
III) em regime laminar
Para cada afirmação, diga se é verdadeira (V) ou falsa (F).
A condutibilidade térmica é uma propriedade física que:
pode variar com a temperatura e nunca com a direção;
pode variar com a temperatura e com a direção;
para materiais anisotrópicos só varia com a direção;
(a)
Considere um tubo de ferro fundido onde circula água fria (-5°C) com um
determinado diâmetro exterior (R1) e que atravessa uma sala com ar a 20°C. Pretende-se
isolar o tubo e discute-se a espessura de isolamento a utilizar. Se o raio crítico de
isolamento for R2, menor que R1, isso significa que (selecione a opção correta)
não se pode isolar o tubo, porque R2 no interior do tubo e isso é impossível
o tubo apenas pode ser isolado com uma espessura igual a diferença de raios (R1-R2)
qualquer isolamento que se coloque o fluxo de calor recebido pela água aumenta sempre
qualquer isolamento que se coloque o fluxo de calor recebido pela água diminui sempre
nenhuma das afirmações acima é verdadeira
A condução de calor é um modo de transporte de calor (selecione a opção
correta)
que depende da viscosidade do fluido;
que intervém na camada limite dos escoamentos;
que intervém com vantagem na ausência de matéria;
que não intervém quando há mudança de fase;
Na resolução da forma diferencial da equação geral da energia térmica para
condução 2D instacionária, para se chegar a uma solução analítica, é necessário aplicar
(escolha a resposta correta)
2 condições de fronteira;
4 condições de fronteira e 1 condição inicial;
4 condições de fronteira
1 condição inicial e 2 condições de fronteira;
A analogia entre o transporte de energia por convecção e o transporte de
quantidade de movimento por advecção (escolha a resposta correta):
qualquer que seja o fluido é menos ajustada para escoamento turbulento;
só depende do número de Reynolds;
é praticamente correta para escoamento de ar;
é menos ajustada para escoamento laminar de qualquer fluido.
Considere uma placa vertical aquecida colocada no seio de ar frio e
calmo. Um ventilador de baixa potência colocado por cima da placa cria um
escoamento descendente. O coeficiente de convecção entre a placa e o ar: (escolha
uma das seguintes afirmações)
I) é independente da direção do escoamento provocado pelo ventilador;
II) é inferior ao que se obteria se o ventilador estivesse colocado por baixo da
placa provocando um escoamento ascendente
III) é superior ao que se obteria se o ventilador estivesse colocado por baixo da
placa provocando um escoamento ascendente
Nas mesmas condições de entrada e de saída dos fluidos num
permutador de calor, a diferença de temperaturas média logarítmica será maior se
o arranjo dos fluxos for: (selecione uma opção)
I) não responde II) cruzado III) paralelo IV) em contracorrente
II) cruzado
III) paralelo
IV) em contracorrente
Supondo que para o arrefecimento de uma peça cúbica se dispõe
apenas da sua face/superfície superior, qual a solução que parece oferecer maior
eficácia? Selecione uma opção.
II) promover condensação sobre a superfície exterior
III) promover ebulição sobre a superfície exterior
IV) promover convecção natural sobre a superfície exterior
V) promover convecção forçada sobre a superfície exterior
Considerando a curva de ebulição em vaso aberto da figura, o ponto
C corresponde ao fluxo máximo que o
sistema pode debitar em segurança
(escolha a resposta correta)
I) em condições de filme estável
II) em ebulição nucleada, na transição
de bolhas isoladas para jatos e colunas
III) no regime de fluxo controlado
IV) no regime de temperatura controla-
da
Considere o escoamento no interior de uma tubagem de um fluido de
propriedades constantes e que no exterior existe troca de calor para um fluido a
temperatura constante. Admita ainda que o escoamento no interior da tubagem
está térmica e dinamicamente desenvolvido em todo o seu comprimento. Entre a
entrada e a saída da tubagem, a temperatura da parede varia (escolha uma opção)
I) de forma logarítmica
II) linearmente
III) segundo uma exponencial negativa
Num permutador de fluxos paralelos, o número de unidades de transferência é
2,5. Para este aparelho a menor eficiência possível é (seleciona a resposta correta):
10%
27%
41%
50%
92%
Considere o escoamento turbulento sobre uma placa plana, com dois fluidos
distintos A e B. Se o número de Reynolds do escoamento nos dois casos for idêntico, mas os
números de Prandtl (Pr) forem distintos com Pr(A) > Pr(B), então no que diz respeito ás
evoluções das camadas limite dinâmica (δ) e térmica (δT) (selecione a opção correta)
!(A) > !(B); !(A) ≈ !T(B); !T(A) < !T(B); !(A) > !T(B);
δ(A) > δ(B)
δ(A) ≈ δT(B)
δT(A) < δT(B)
δ(A) > δT(B);
Num escoamento laminar sobre uma superfície horizontal comparam-se os
coeficientes de convecção local a meio da placa (h0.5L), no fim da placa (hL) e médio sobre
toda a placa (h̅). Neste contexto (selecione a opção correta):
O maior dos três será hL
Pode acontecer que h̅ seja o maior dos três.
O maior dos três terá de ser h0.5L
Pode acontecer que h̅ seja o menor dos três.
Vapor saturado a 40°C vai condensar no interior de um tubo com um caudal
de 0,2 kg/s. O condensado sai do tubo como líquido saturado a 40°C. A potência térmica
transferida no tubo é (escolha a resposta correta)
34 kJ/s
268 kJ/s;
453 kW;
481 kJ/s
515 kW;
A figura representa os vários estágios de um processo de ebulição. Sabendo que
inicialmente se tem água à temperatura de
saturação e o processo é regido pelo controlo
de fluxo de calor, então após se atingir o fluxo
de calor máximo da ebulição nucleada
(escolha a resposta correta)
o fluxo diminui e aumenta o ∆T
a formação do filme é instável e a
temperatura aumenta no sentido de D;
o fluxo e a temperatura evoluem
instantaneamente até ao ponto E;
não há formação de filme de vapor mas sim a continuação do processo de nucleação;
Na ebulição em vaso com controlo de temperatura, a transição de ebulição
nucleada para ebulição de filme instável caracteriza-se por (selecione a opção correta)
um aumento do fluxo de calor transferido pois o excesso de temperatura é superior
um aumento do fluxo de calor transferido, devido ao transporte de energia térmica pelas
bolhas de vapor que se dissipam antes de chegarem à superfície
um aumento do fluxo de calor transferido, devido ao aumento da transferência de energia
térmica por radiação através do filme
uma diminuição do fluxo de calor transferido
Sendo a pressão operativa de um dos fluidos igual a 70 atm e a pressão de
operação do outro fluido muito mais baixa, no caso de um permutador de carcaça-tubos por
onde deveria circular o fluido à alta pressão? (escolha a resposta correta)
nos tubos
pelo lado da carcaça
indiferente;
A parede de uma casa tem 5 cm de espessura, 15 m2 de área de transferência
de calor e condutibilidade térmica igual a 0,5 W/m.K. Através da parede perde-se uma
potência térmica de 1200 W. Sabendo que a superfície interior da parede está a 18°C, a
temperatura da superfície exterior da parede é (escolha a resposta correta):
10°C
26°C
17,2°C;
No interior de uma tubagem de ventilação com 200 mm de diâmetro escoa-se ar
(! =1,2 kg/m3, c=1,005 kJ/kg.K) à velocidade média de 2 m/s. A conduta está revestida
por um conjunto de resistências elétricas de 2 KW, que estão isoladas pelo exterior, e o ar
aquecido sai da conduta à temperatura de 50°C. A temperatura de entrada do ar é
23,6 °C
26,4 °C
76,4 °C
A noção de rendimento de uma alheta (selecione a opção correta)
mede a densidade de alhetas implantadas na superfície a arrefecer.
mede o efeito conjugado do maior ou menor grau de compactação das alhetas e da
qualidade do contacto na sua ligação física com a superfície a arrefecer.
não diz sequer se a alheta é útil ou não, mesmo que o rendimento seja de 100%.
Nenhuma das afirmações acima é verdadeira.
Considere duas esferas A e B com 30 cm de diâmetro, iguais em tudo exceto no
material de que são constituídas, sendo kA=0,6 W/m.K, ρA =800 kg/m3, cA = 2,27 kJ/kg.K
e kB=4 W/m.K, ρB =4200 kg/m3, cB = 4,1 kJ/kg.K . Elas são retiradas de um meio a 500°C
e colocadas a arrefecer por convecção natural com h=3 W/m2.oC num meio a 30°C. Nestas
condições (selecione a opção correta)
o centro do material A arrefece mais rapidamente que o centro do material B;
o centro do material B arrefece mais rapidamente que o centro do material A;
A convecção em escoamentos através de feixes de tubos (escolha a resposta
correta)
é mais intensa se os tubos estiverem em configuração alinhada;
é mais intensa se os tubos estiverem em configuração alternada;
depende da velocidade do escoamento mas não da configuração dos tubos;
é, em média, mais intensa se houver muitas linhas de tubos;
As figuras A, B e C representam esquematicamente a evolução das
temperaturas dos fluidos, que circulam em três permutadores de calor a operarem em
condições diferentes. Qual é a figura que se refere ao caso em que as capacidades térmicas
sensíveis de ambos os fluidos são iguais (escolha a resposta correta)?
Figura A
Figura B;
Figura C
Nenhuma das figuras;
Considere duas placas de material diferente A e B, em contacto entre si numa
interface, e cujas outras duas faces estão a temperaturas diferentes mas conhecidas. Em
relação à potência térmica transferida entre essas duas faces em contacto, ela (selecione a
opção correta)
será maior se nas bolsas existentes na interface de contacto
existir vácuo ao invés de ar;
só se transmite através dos pontos de contacto existentes na interface;
transmite-se através dos pontos de contacto e dos espaços vazios existentes na interface
só se estas contiverem um fluido;
transmite-se através dos pontos de contacto e dos espaços vazios existentes na interface
mesmo que nestas haja vácuo.
A lei de Fourier da condução
implica que a velocidade de propagação da energia térmica é infinita;
implica que a velocidade de propagação da energia térmica é finita;
não é válida para materiais anisotrópicos
implica que a velocidade de propagação da energia térmica é infinita
implica que a velocidade de propagação da energia térmica é finita;
não é válida para materiais anisotrópicos
O número de Péclet de um escoamento relaciona (selecione a opção correta):
a força de inércia do escoamento com a potência térmica
transferida por difusão molecular
o transporte convectivo de energia térmica com a difusão molecular de energia térmica
o transporte convectivo de energia térmica com a energia dissipada por efeito viscoso
a energia produzida por efeito viscoso com a difusão molecular de energia térmica
No projeto de um sistema térmico pretende-se utilizar uma superfície vertical
de 0,5 m x 1,0 m para promover a convecção com condensação em filme laminar. A solução
que mais favorece a transferência de calor é (escolha a resposta correta):
Placa deitada (0,5 m de altura e 1,0 m de largura);
Placa ao alto (1,0 m de altura e 0,5 m de largura);
Placa inclinada a 45°;
Placa em qualquer posição desde que seja vertical;
Na região de entrada do escoamento de um fluido no interior de um tubo,
com fluxo de calor constante na parede, a evolução da temperatura média local do fluido
entre a entrada e a saída (escolha uma opção)
é linear
é logarítmica
é exponencial negativa
Qual o comprimento característico (L_c = V/A_s) para uma placa plana com convecção em ambos os lados?
L
L/2
L/4
O modo de convecção é dependente do regime do escoamento:
no caso de convecção forçada
em ambos os casos
no caso da convecção natural
