Um cabo eléctrico de 2 mm apresenta uma temperatura de
estando envolvido num isolante plástico de 0.5 mm (
). A temperatura do meio exterior é
e o coeficiente de transmissão
. Verificar se o revestimento de plástico faz aumentar ou diminuir a taxa de transferência de calor.
Passo 1
O enunciado nos dá um cabo cilíndrico de raio interno
(diâmetro
) envolvido por um isolante plástico de espessura
, isto é raio externo
. A temperatura do condutor é
e do meio exterior é
. O coeficiente de convecção externa vale
e a condutividade térmica do plástico é
. Vamos calcular a taxa de calor por metro de cabo com e sem isolante e verificar se o revestimento aumenta ou diminui a troca térmica.
Passo 2
Para um comprimento de referência
, as resistências térmicas em série são:
– resistência por condução cilíndrica no isolante
– resistência por condução cilíndrica no isolante
– resistência por convecção na superfície externa
A resistência total com isolante é
Passo 3
Cálculo de
:
Passo 4
Cálculo de
e
:
Passo 5
Taxa de calor com isolante:
Passo 6
Sem isolante, a única resistência é a de convecção em
:
Passo 7
Comparando as taxas:
Como
, a adição do revestimento de plástico aumenta a transferência de calor (pois a redução da resistência convectiva externa ao aumentar a área superficial supera a resistência do próprio plástico).
Resposta
O revestimento de plástico faz aumentar a taxa de transferência de calor.