- Calcular a espessura de isolamento de condutividade
, a colocar num pequeno forno de dimensões
, se se pretender limitar as perdas de calor através das paredes a 400 W . O forno possui uma parede metálica de espessura 1 cm e condutividade térmica
.
Interior do Forno:
;
Exterior do Forno:
Interior do Forno:
Exterior do Forno:
Passo 1
O enunciado pede a espessura
de um isolamento térmico de condutividade
a aplicar a um forno de dimensões
, de modo a limitar as perdas a
. O forno tem uma parede metálica de espessura
e condutividade
, com convecção interna (
) a
e externa (
) a
. Vamos modelar o fluxo de calor estacionário unidimensional através da parede composta.
Passo 2
Calculamos a área total de troca térmica e a diferença de temperatura:
O fluxo por unidade de área será
Passo 3
A resistência térmica total por unidade de área é a soma das resistências de convecção interna, condução na placa metálica, condução no isolamento e convecção externa:
O fluxo por área satisfaz
Invertendo, a resistência total necessária é
Passo 4
Isolando
em
:
Substituindo valores numéricos:
Logo,
Resposta
A espessura de isolamento necessária é aproximadamente
(10,3 cm).