Apostila_Transcal_Mecfluidos

0,695 −0,695
e − e
m. l = 23, 17 × 0, 03 = 0,
6951 tagh ( m. l) = = 0, 6012
0,695 −0,
695
e + e
tagh( m.
l)
0,6012
η = = = 0,8649 ( 86,49% )
m.
l 0,6951
Cálculo da área não aletada :
2
2
2
A = AS − n. At
= AS
− n.
( π . r ) = 1 − [ π × ( 0,0025)
] = 0,875m
Cálculo da área das aletas ( desprezando as áreas laterais ) :
2
A A
= 2.
π . r.
l.
n = 2 × π × 0,0025 × 0,03×
6400 = 3,015m
Cálculo do fluxo de calor :
q&
c / a
= h.
AR
+ η.
AA
. TS
− T∞
= 12 × 0,875 + 0,8649 × 3,015 × 300 − 20 = 116926Kcal
Antes da colocação das aletas o fluxo é :
q&
s / a
= h.
AS
.( TS
− T∞
) = 120 × 1×
( 300 − 20) = 33600Kcal
h
q&
c/ a−
q&
s/
a
116926 − 33600
% Aumento = × 100 =
× 100
q&
s/
a
33600
% Aumento = 248 %
( )( ) ( ) ( ) h
EXERCÍCIOS PROPOSTOS :
Exercício P.1.4.1. Numa indústria deseja-se projetar um dissipador de calor para elementos transistores em um
local onde o coeficiente de película é 3 Kcal/h.m 2 .°C. A base do dissipador será uma placa plana, de 10 cm x
10 cm, sobre a qual estarão dispostas 8 aletas, de seção transversal retangular, com espaçamento constante, de 2
mm de espessura e 40 mm de altura. Sob a placa deve ser mantida uma temperatura de 80 o C, com temperatura
ambiente de 30 o C. Considerando a condutividade térmica das aletas igual a 35 Kcal/h.m. o C, pede-se :
a) a eficiência da aleta;
b) calor dissipado pela placa aletada;
Respostas : 95,7% ; 10,44 Kcal/h
Exercício P.1.4.2. Um tubo de diâmetro 4" e 65 cm de comprimento deve receber aletas transversais ,
circulares, de 1,5 mm de espessura, separadas de 2 mm uma da outra. As aletas tem 5 cm de altura. No
interior do tubo circula um fluido a 135 o C. O ar ambiente está a 32 o C, com coeficiente de película 12
kcal/h.m 2 . o C. A condutividade térmica do material da aleta é 38 kcal/hm 2 o C. Determinar o fluxo de calor
pelo tubo aletado.
Resposta : 8369 Kcal/h
Exercício P.1.4.3. Um tubo de aço de 0,65 m de comprimento e 10 cm de diâmetro, com temperatura de 60 o C
na superfície externa, troca calor com o ar ambiente a 20 o C e com coeficiente de película de 5 Kcal/h.m 2 . o C,
a uma razão de 40 kcal/h. Existem 2 propostas para aumentar a dissipação de calor através da colocação de
aletas de condutividade térmica 40 Kcal/h.m. o C. A primeira prevê a colocação de 130 aletas longitudinais de
0,057 m de altura e 0,002 m de espessura. A segunda prevê a colocação de 185 aletas circulares de 0,05m de
altura e 0,0015 m de espessura. Calculando o fluxo de calor para os dois casos, qual das propostas você
adotaria, considerando os custos de instalação iguais.
Resposta : a primeira proposta ( 1708 Kcal/h ) é mais vantajosa que a segunda ( 1563 Kcal/h )
Exercício P.1.4.4. Um tubo horizontal de diâmetro 4" conduz um produto a 85 o C, com coeficiente de película
1230 kcal/h.m 2.o C. O tubo é de aço, de condutividade térmica 40 kcal/h.m. o C, tem 0,8 m de comprimento e
está mergulhado em um tanque de água a 20 o C, com coeficiente de película 485 Kcal/h.m 2 . o C. O tubo deve
ter 1,5 aletas por centímetro de tubo. As aletas circulares são feitas de chapa de aço de 1/8" de espessura e 2"
de altura. Pede-se :
a) o fluxo de calor pelo tubo sem considerar as aletas;
b) o fluxo de calor pelo tubo aletado.
Respostas : 5773 Kcal/h ; 32857 Kcal/h
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