16.1 Considere condições de regime permanente pará conduç ão unidimensional em uma parede plana com uma condutiv idade térmica k = 50 W/mK e uma espessura L 0,25 m, sem geração de energia.Determine o fluxo térmico e a grandeza desconhecida para cada caso e esboce a distribuição de temperatura, indicando a direção do fluxo térmico.Caso T1(°C) T2(°C) dT/d(K/m)1 50 — 202 — 30 — lo3 70 1604 40 - 805 30 20016.6 Condução unidimensional em regime permanente comgeração uniforme de energia ocorre em uma parede plana com espessura de 50 mm e condutividade térmica constante de 5 W/mK (Fig. P16.6). Para essas condições, a distribuição de temperatura tem a forma T(x) = a + bx + ex2. A superfície para x = O está a uma temperatura T(0) T 120°C e troca calor por convecção com um fluido para o qual T, = 20°C ej 440T,=12O°CT = 20°Cj,=500W/m2Kq, k = 5 W/mKtilFluidoFigura P16.6h = 500 W/m2K. A superfície para x = L é bem isolada terr nicamente.(a) Aplicando um balanço global de energia na parede, calcul e a taxa de geração, q.(b) Determine os coeficientes a, b e c aplicando as condições de contorno para a distribuição de temperatura prescrita. Utilize os resultados para calcular e representar graficam ente a distribuição de temperatura16.8 Considere a parede composta do Exemplo 16.1 com uma espessura L = 62,2 mm. O coeficiente de convecção externo é aumentado para 35 W/m1K, enquanto todas as outras cond ições permanecem as mesmas.(a) Qual é a temperatura na superfície externa, T30?(b) Calcule as temperaturas nas interfaces entre os dois plást icos (A e B).16.10 As paredes de um refrigerador são normalmente construí das encaixando-se uma camada de isolante entre painéis metálicos. Considere uma parede construída com isolante de fibra de vidro com condutividade térmica k 0,046 W/mK e espessura L. = 50 mm e com painéis de aço, de condutivid ade térmica = 60 W/mK e espessura L = 3 mm. Se a parede separa o ar refrigerado a T1 = 4°C do ar ambiente a T0 = 25°C, qual é a taxa de transferência de calor por unid ade de área de superfície? Os coeficientes associados com a convecção natural nas superfícies interna e externa podem ser aproximados como h = h0 = 5 W/m2K16.14 A parede de um forno de secagem é construída encaixarid o-se um material isolante de condutividade térmica k 0.05 W/mK entre duas chapas metálicas. A temperatura do ar no forno é T1 300°C, e o coeficiente de convecção colTespuli dente é h = 30 WÍm2K. A superfície interna da parede abs orve um fluxo radiante q”rad = 100 W/m2 proveniente do objetos quentes no interior do forno. A temperatura do ar aio biente encontra-se a = 25°C, e o coeficiente global paii a convecção e a radiação da superfície externa é h0W/m2K.(a) Mostre o circuito térmico para a parede e assinale toda” .1’ temperaturas, as taxas de calor e as resistências térmlC1’(b) Qual é a espessura de isolamento L necessária para mal’- ter a temperatura da parede externa a uma temperatura - gura ao toque de T0 = 40°C?16.15 O vidro traseiro de um automóvel é desembaçado pass.W do ar quente sobre sua superfície interna. Se o ar quente ei116.35 Barramentos condutores usados em uma subestação de distribuição de uma central geradora de energia elétrica em uma seção transversal retangular com altura H =60mm. e com largura W = 200 mm. A condutividade térmica, material do barramento é k = 165 W/mK e a resistêncji ele trica por unidade de comprimento é R’e = 1,044 if1/i () coeficiente de transmissão de calor por convecção entre a barra e o ar ambiente a 30°C é 19 W/m2.(a) Admitindo a temperatura do barramento T uniforme, calcule a temperatura em regime permanente quando uma, corrente de 60.000 A circular através da barra.(b) Admitindo que o barramento possa ser aproximado por uma parede plana unidimensional de espessura 2L - ii com geração uniforme de energia, estime a difercIIçI kl:temperatura entre o plano médio e a superfície do barr,i mento de distribuição. A hipótese de temperatura unIme admitida no item (a) é razoável? Comente a valicla& da hipótese de parede plana para a estimativa da di ieieiIs de temperatura.16.36 A passagem de uma corrente elétrica 1(A) através de uma barra de distribuição retangular de cobre de seção transversal (6 mm X 150 mm) provoca uma geração de energia a unia IaJ 4’ = ai2 onde a 0,015 W/m3. Se a barra encontra-se fl() .11 ambiente com h 5 W/m2K e a sua temperatura máxilila li.’ pode exceder 30°C acima da temperatura do ar, qual é a UIl cidade de corrente admissível para a barra de distribuição
