Um trocador de calor de placas apresenta desempenho insatisfatório que se constata por troca térmica inadequada. O fluído frio ingressa a 313 K e sai a 353 K. Sua vazão mássica é 5 kg/s, e o calor específico é 2000 J/kgK. O trocador utiliza 401 placas de aço inox de dimensões que propiciam, cada uma, uma área de troca térmica de 0,80 m². Despreza-se a condução através das placas de inox. Dado o coeficiente global de troca térmica 50 W/m²K, fator de temperatura (também fator de troca térmica) = 1,0 e média logarítmica da diferença de temperaturas 40 K, o remanejamento de placas que deve ser feito para a adequação da troca térmica é

Um fio fino de diâmetro 5,0 × 10^-5 m é colocado em uma corrente de ar que escoa a 30 °C perpendicularmente ao fio com velocidade de 50 m/s. Uma corrente elétrica passa através do fio elevando sua temperatura superficial para 50 °C. O coeficiente de película do ar é 200/π W/m²k Então, a potência térmica por unidade de comprimento do fio é

A partir das temperaturas das faces externas, a potência térmica trocada entre estas é igual a

No ciclo de Carnot,

De acordo com o termo da advecção de temperatura, a região que apresentará movimentos

O sistema de equações que descreve o movimento de um fluido compressível, tal como é utilizado na dinâmica dos gases térmica e caloricamente perfeitos, é deduzido com base em três leis da física clássica, a saber:

Um tubo, cujo diâmetro externo mede 50 mm, é mantido a 200 ºC. Recobrindo o tubo, existe um revestimento cuja espessura vale 75 mm. A temperatura do exterior do revestimento é igual a 20 ºC, sendo esta a mesma do ar circundante. A potência térmica transferida para um trecho de um metro de tubo é:

Dados: h_ar = 3,0 W/m2 ºC ; k_revestimento = 0,20 W/m ºC ; ln4 = 1,4

Ar sob temperatura igual a 20 ºC escoa sobre uma placa de 0,5 m² de área, mantida a 200 ºC. O coeficiente de transferência de calor vale 30 W/m² ºC. A transferência de calor por convecção vale:

Um tubo cujo diâmetro externo mede 50 mm é mantido a 200 ºC. Recobrindo o tubo, existe um revestimento cuja espessura vale 75 mm. A temperatura do exterior do tubo é a mesma do ar circundante. Sabe-se que a potência térmica transferida para um trecho de um metro de tubo é igual a 50πW. Qual a temperatura do exterior do tubo?

Dados: k_revestimento = 0,20W/m ºC; ln4 = 1,4

Ar a 400 oC e sob pressão igual a 0,70 MPa é expandido isoentropicamente a partir de um tanque até que sua velocidade seja igual a 200 m/s. Determine a temperatura e o número de Mach para a condição de alta velocidade.

Dados: Cp = 1 000 J/kg K; γ = 1,4; R = 287 J/kg K

Ar sob temperatura igual a 30 ºC escoa sobre uma placa de 1,5 m² de área, mantida a 230 ºC. O coeficiente de transferência de calor vale 40 W/m² ºC. Quanto vale a transferência de calor por convecção?

Oxigênio está contido num recipiente cujo volume inicial é igual a 0,5 l. A temperatura inicial do gás é de 75 ºC e sua pressão vale 1,4 MPa. O gás é expandido adiabaticamente até que o volume do recipiente seja 4 vezes o volume incial. A temperatura final do gás e o trabalho realizado pelo gás, respectivamente, são:

Dados: 41,4 = 7,0 e 4^0,4 = 1,74

Considere neste problema que T representa a temperatura, P, a pressão, v, o volume específico, R, a constante do gás, e os subscritos r, p, i, f e c indicam reagentes, produtos, inicial, final e chama adiabática, respectivamente. Assumindo que reagentes e produtos de combustão são substâncias puras, a temperatura de chama adiabática T_c para um motor de propulsão aspirada pode ser calculada pela expressão:

A eficiência líquida ηL de um motor de propulsão aspirada hipersônico, seguindo o modelo de um ciclo fechado de Brayton, depende de dois parâmetros fundamentais: a eficiência térmica ηT e a capacidade de conversão da energia disponível na reação química em energia cinética η_C. Esta relação é dada pela seguinte fórmula:

Um modelo clássico de ciclo termodinâmico fechado muito aplicado a motores de propulsão aspirada é conhecido como ciclo de Brayton. Uma das vantagens que ele possui é o fato de ele ser capaz de representar turbojets, ramjets e scramjets. Contudo, algumas condições precisam ser respeitadas para que este modelo seja considerado válido.

Qual das hipóteses mencionadas a seguir torna inválido o uso desse ciclo?

Com relação às propriedades (velocidade, u, massa específica, ρ, temperatura estática, T, e entropia, s) da região 2 em relação à região 3, pode-se afirmar que:

Uma pedra de gelo sujeita à temperatura de 270 K foi descongelada pelo contato com uma massa de 20 kg de vapor saturado na temperatura de 400 K. Verificou-se que o título deste vapor foi reduzido em 5% devido à troca de calor com a massa de gelo. Considerando que a troca de calor entre dois corpos é irreversível, conclui-se que este processo é acompanhado de uma variação de entropia.

Sabendo que o calor específico de condensação do vapor é 540 kcal/kg, pode-se calcular a variação total de entropia neste processo, que vale:

As temperaturas nas superfícies do compartimento dos passageiros e posto de comando não podem ser superiores a 45 °C, medidas a uma distância radial de 50 mm das superfícies, nos pontos mais críticos das seguintes regiões:

A taxa de capacidade calorífica de um fluido C é definida pelo produto de sua vazão mássica por seu calor específico à pressão constante (c_p). Considerando a aplicação do Sistema Internacional de Unidades, marque abaixo a alternativa que apresenta a unidade correta para a representação de C.