Prova Transferencia de Calor e Massa

FACULDADE ANHANGUERA de MATÃO\nVA AUGUSTO BAMBOZZI, 180 - BARRO BOA VISTA - MATÃO / SP - F: 15 99320\nAVALIAÇÃO B2/2018\n\nCurso: Engenharia Mecânica\nSÉRIE: 7ª, 9ª e 10ª\nTipo Prova: B\nDisciplina: Transferência de Calor e Massa\nProfessor: Elaine C. S. da Silva\nALUNO:\nRA:\n\nPlano de Ensino Aprendizagem:\nAula Tema 1. Escoamento interno\nAula Tema 3. Convecção Natural\nAula Tema 4. Ebulição\nAula Tema 5. Condensação\nReferência Bibliográfica:\nINCROPERA, Frank P. (org.) et al. Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2008.\n\nQuestão 1 – Unidade 3 – seção 3.1- AVA adaptada (Valor 1,0)\n\nConvecção natural é um meio de transporte de calor no qual o fluido escoa por si só, em virtude de variações em sua densidade, que ocorrem por diferenças de temperatura.\nAs asserções abaixo referem-se às características da transferência de energia térmica por convecção natural. Analise as afirmativas a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso.\n(F) Para ocorrer a convecção natural, ou livre, é necessário que as forças de empuxo se igualem às forças viscosas.\n( ) Este efeito está associado com a tendência dos fluidos em expandir com aumento de temperatura.\n( ) Na convecção natural, o movimento do fluido é resultante da transferência de calor.\n( ) O escoamento é estimulado pelo empuxo, agindo em gradientes de densidade, que, por sua vez, surgem devido a gradientes de temperatura. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta\nb) F – V – V – V\nc) V – F – V – F.\nd) V – V – V – V.\ne) V – F – V – F.\n\nQuestão 2 – Unidade 3 – seção 3.1- AVA adaptada (Valor 1,0)\nA velocidade de um fluido exerce grande influência no coeficiente de transferência de calor por convecção, ou seja, quanto maior a velocidade, maior será o coeficiente de transferência de calor por convecção.\nConsiderando o contexto, avalie as afirmativas a seguir:\nI. As velocidades do fluido associadas à convecção natural são, normalmente, baixas.\nII. Os coeficientes de transferência de calor encontrados na convecção natural são normalmente muito menores do que aqueles encontrados na convecção forçada.\nIII. A convecção natural é relevante por não utilizar um dispositivo para movimentar o fluido.\nIV. A convecção natural é de baixa eficácia devido ao baixos coeficientes de transmissão de calor, não tem grandes aplicações técnicas.\nA respeito destas asserções, assinale a opção correta.\nEscolha uma:\na) As afirmativas I, II, III e IV estão corretas\nb) As afirmativas III e IV estão corretas\nc) Apenas a afirmativa II e III está\nAs afirmativas I, II e IV estão corretas\ne) As afirmativas I, II e III estão corretas. I. Líquidos são mais eficazes que gases, para transferência de calor por convecção. II. A convecção natural é mais eficaz que a convecção forçada. III. Uma substância em mudança de estado possui uma grande capacidade de troca de calor por convecção.\nAgora, assinale a alternativa que apresenta a resposta correta:\nEscolha uma\na) Apenas a afirmativa I está correta\nb) As afirmativas I e II estão corretas\nc) As afirmativas I, II e III estão corretas\nAs afirmativas I e III estão corretas.\ne) Apenas a afirmativa III está correta\n\nQuestão 4 – Unidade 3 – seção 3.2- AVA adaptada (Valor 1,0)\nO ponto de ebulição de uma substância está associado com a temperatura na qual sua pressão de vapor interage com a pressão atmosférica. Qualquer líquido, que não sofra decomposição antes de alcançar a pressão de vapor, possui seu ponto de ebulição característico. Em geral, o ponto de ebulição de uma substância depende da massa de suas moléculas e da intensidade das forças interativas entre elas.\nComplete as lacunas do texto a seguir.\n\nO ________ de um líquido é a temperatura na qual a __________ do líquido é __________ a pressão atmosférica. Sendo assim, teremos __________ temperatura de ebulição para cada valor de pressão externa.\nAssinale a alternativa que preencha corretamente as lacunas.\nEscolha uma:\na) ponto de evaporação/ pressão de vapor/ superior/ idêntica\nb) ponto de evaporação/ pressão de vapor/ igual/ idêntica.\nc) ponto de ebulição/ pressão de vapor/ superior/ diferente.\nd) ponto de ebulição/ pressão de vapor/ igual/ diferente.\ne) ponto de ebulição/ pressão de vapor/ superior/ idêntica. Questão 7 – Unidade 3 – seção 3.2 (Valor 1,0) Há diferentes modos ou mecanismos de ebulição, como ilustrado na Figura a seguir. Eles podem ser classificados a depender de como ocorre o movimento do fluido. Também podem ser classificados de acordo com o excesso de temperatura que possuem. E, por fim, considerando a temperatura do fluido. Assinale a alternativa que classifica corretamente os modos de ebulição ilustrados na Figura, considerando que o líquido é água, a pressão atmosférica. a) A – ebulição convectiva; B – ebulição em filme; C – ebulição com convecção natural; D – ebulição nucleada. b) A – ebulição em piscina; B – ebulição em filme; C – ebulição com convecção forçada; D – ebulição com convecção natural. c) A – ebulição em filme; B – ebulição com convecção forçada; C – ebulição nucleada; D – ebulição com convecção natural. d) A – ebulição nucleada; B – escoamento bifásico; C – ebulição em filme; D – ebulição nuclear. e) A – ebulição em filme; B – ebulição em tubo; C – ebulição em piscina; D – ebulição com convecção forçada. Questão 5 – Unidade 3 – seção 3.1 (Valor 1,0) Analisando sob o ponto de vista teórico, a transferência de energia por convecção não é simples de ser descrita, pois o coeficiente de película é uma função de diversas variáveis com a temperatura, a velocidade do escoamento do fluido, a geometria, etc. Uma forma muito usual de descrever a convecção baseia-se na determinação de números adimensionais relevantes ao fenômeno. No caso da convecção natural, assinale a alternativa que contém tais números adimensionais. a) Re, Pr e Bi. b) Re e Gr. c) Ra, Gr e Re. d) Bi, Nu e Gr. e) Nu, Gr e Pr. Questão 6 – Unidade 3 – seção 3.2 – Faça valer a pena- Bibliografia Básica Padrão (Valor 1,0) Há cinco parâmetros adimensionais utilizados para caracterizar os processos de ebulição e condensação, dentre eles estão o número de Nusselt e Prandtl, e os outros três são: i) J_a = cpΔT/hg ii) B_o = g(ρ_l - ρ_v)L^2/σ Estes números possuem significados apresentados nos itens de A a C: A) A razão entre a máxima energia sensível e a energia latente absorvidas pelo fluido durante o processo. B) A razão entre a força de empuxo e a força de tensão superficial. C) O efeito do movimento do fluido induzido pelo empuxo na transferência de calor. Qual das alternativas representa a relação correta entre os parâmetros adimensionais e seus significados? h.D = (f/8)(Re - 1.000)Pr\nk = 1 + 12.7 (f/8)^(1/2) (Pr^0.333 - 1)\n\nQuestão 10 – Unidade 3 – seção 3.2 – Faça valer a pena (Valor 1,0)\n\nTanto na convecção natural, quanto na forçada, a transição do regime laminar para o turbulento apresenta um significativo efeito no processo de transferência de calor. Para exemplificar isso, considere uma placa vertical com 0,5 m de comprimento, a qual está a 30 °C, imersa em nitrogênio a 90 °C, com velocidade nula. Sabe-se que, na temperatura do filme, as propriedades termofísicas do nitrogênio são:\nPr = 0,714 e \u03BD = 19,11 . 10^{-6} m²/s.\nQual é o valor do número de Rayleigh correspondente? Trata-se de um escoamento laminar ou turbulento?\n\nβ = 1/T = 1/333 = 0,00300\n\nGfL = gβ(Ts - T∞) L^3\n\nRAl = GfL Pr\n\n11,538.96\n\nG2 = 9.8 (0.00330)(303 - 363) (0.5^3) / (9,11 . 10^{-6})²\nG2 = 6,03 x 10^4\n\nRAl = GfL Pr\nR1 = 9,473 x 10^4\n\nT = (30 + 90) / 2 = 120 / 2 + 273 / 333