Descreva os três processos de transferência (condução, convecção e radiação) com exemplos. Descreva alguns trocadores de calor e como são usados para melhora da eficiência da troca térmica.

Passo 1

O enunciado pede para descrever os três modos de transporte de calor — condução, convecção e radiação — com exemplos, e depois apresentar alguns tipos de trocadores de calor e como eles melhoram a eficiência térmica.

Passo 2

Condução é o transporte de energia térmica que ocorre quando átomos ou moléculas vibram e transferem energia para os vizinhos, sem movimento global do fluido ou sólido. Exemplo: aquecer uma das extremidades de uma barra metálica; o calor se propaga pela barra até a outra ponta.

Passo 3

Convecção envolve o transporte de calor por meio de um fluido em movimento. Pode ser natural (o próprio gradiente de temperatura gera circulação, como água aquecida subindo e água fria descendo numa panela) ou forçada (uso de bomba ou ventilador para gerar o escoamento, como em radiadores de carro).

Passo 4

Radiação é a emissão de energia térmica na forma de ondas eletromagnéticas, que se propagam no vácuo ou em meio transparente, sem necessidade de material. Exemplo: o calor que sentimos vindo do Sol ou de uma lâmpada incandescente.

Passo 5

Trocadores de calor são equipamentos em que dois fluidos trocam calor sem se misturar. Exemplos comuns: serpentina em panela (trocador casco-e-tubo em pequena escala), radiador de carro (fluido quente no interior dos tubos e ar passando externamente), trocadores de placas (chapas metálicas corrugadas alternadas que promovem grande área de contato) e trocadores com aletas (aumentam a área de superfície para troca com o ar).
Para melhorar a eficiência térmica dos trocadores, usa-se: configuração contrafluxo (maior diferença de temperatura ao longo do percurso), aletas ou placas para aumentar área de contato, turbulência induzida (rebarbas, turbuladores) para reduzir a camada-limite e materiais de alta condutividade térmica.

Resposta

Os três processos de transferência de calor são condução (vibração de moléculas em sólidos), convecção (movimento de fluidos, natural ou forçada) e radiação (ondas eletromagnéticas). Para otimizar trocadores de calor como casco-e-tubo, de placas e aletados, usam-se contrafluxo, aumento de área (aletas/placas) e indução de turbulência, elevando a eficiência na troca térmica.

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