6a. Lista de Exercícios Resolvidos de Fentran - Transmissão de Calor:
Radiação Térmica - Fundamentos



LISTA DOS ENUNCIADOS (pdf)


1o PROBLEMA: Considere uma cavidade de grandes dimensões que é mantida à temperatura de 2500 K. Calcule o poder emissivo da radiação emergente através de um pequeno furo na superfície da cavidade. Determine o comprimento de onda abaixo do qual 40% da energia é emitida.

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2o PROBLEMA: Um painel solar, sem cobertura, tem características seletivas de forma que a sua absortividade na temperatura do painel vale 0,4 e a absortividade solar vale 0,9. Em um determinado dia, no qual o ar ambiente está a 30 C, a irradiação solar vale 900 W/m2 e o coeficiente de troca de calor por convecção vale 20 W/m2.K, determine a temperatura de equilíbrio da placa, sabendo-se que ela está isolada na sua superfície inferior. Qual é o calor trocado, supondo que a placa tenha 1 m2 de área útil?

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3o PROBLEMA: Uma lâmpada de 100 W consiste em um filamento na forma de uma tira retangular, 5 mm de comprimento por 2 mm de largura e irradia como corpo negro a 3000 K. Considerando que o vidro transmita toda radiação incidente na faixa do visível, qual é a eficiência da lâmpada?

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4o PROBLEMA: Uma placa plana, opaca, isolada nas pontas e na face inferior, de área = 5 m2, recebe cerca de 1300 W de energia de uma fonte (incidência normal). Considere o regime permanente. Nesta situação, 1000 W são absorvidos pelo material da placa e 300 W são perdidos por Convecção. A temperatura da placa é 500 K. Determine a irradiação G , o poder emissivo E, a radiosidade J, a absortividade , a refletividade e a emissividade .

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5o PROBLEMA: Uma superfície plana horizontal, isolada nas bordas, recebe 1500 W/m2 de uma fonte localizada na face inferior (toda esta energia é absorvida, ou seja, a absortividade da superfície inferior é 1). Sabe-se que 900 W/m2 de uma fonte de alta energia, localizada sobre a superfície superior da placa libera energia continuamente. Uma corrente de ar a 30 C e com coeficiente de troca de calor por Convecção igual a 60 W/m2.K escoa sobre a placa. Nestas condições, pede-se determinar a temperatura de equilíbrio da placa, sabendo-se que a emissividade da superfície superior vale 0,85, em baixos comprimentos de onda e 0,75, em altos comprimentos de onda. Analise três situações: (a) desprezando a troca radiativa de calor com o ambiente (só convecção); (b) considerando tal troca e (c) considerando apenas a emissão de energia para o ambiente.

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6o PROBLEMA: No exercício anterior, calcule o percentual de calor perdido por convecção e por radiação, em função da emissividade da superfície. Considere duas situações: h = 60 W/m2.K (convecção forçada) e h = 20 W/m2.K (convecção natural). Tire suas observações.

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7o PROBLEMA: A distribuição espectral de radiação de uma superfície difusa pode ser aproximada pela função mostrada na figura. Calcule o poder emissivo total da superfície.


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8o PROBLEMA: A absortividade espectral de uma superfície opaca é mostrada na figura. Pede-se determinar como a refletividade espectral varia com o comprimento de onda. Qual é a absortividade total da superfície? Se a superfície estiver a 1000 K e a sua emissividade total for 0,6, como a sua temperatura irá variar em função da irradiação monocromática (também mostrada abaixo)?

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9o PROBLEMA: A emissividade espectral de uma superfície opaca a 1000 K pode ser aproximada por:

- eps1 = 0,4 na faixa:
- eps2 = 0,7 na faixa:
- eps3 = 0,3 na faixa:

Determine a emissividade média da superfície e a taxa de emissão de radiação da superfície. Determine ainda o comprimento de onda que irá corresponder ao máximo da potência emissiva monocromática.

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10o PROBLEMA: Um duto, de 10 cm de diâmetro, a 1200oC, é colocado dentro de uma câmara de seção reta quadrada que está a 2000oC. Calcule a troca de calor por Radiação quando a câmara refratária tiver dimensões muito maiores que as do duto. Considere que a emissividade do tubo seja 0,43 e a absortividade seja 0,58.

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© Washington Braga Filho, DEM, PUC-Rio, wbraga@puc-rio.br
Preparado em agosto / 2008
http://leblon.mec.puc-rio.br/~wbraga/fentran/transcal/resolvidos/cap6/sexta.htm