1. Calcular o fluxo de calor através da parede de um forno, composta por 3 paredes sobrepostas, com as seguintes características:
    Interior do Forno: T=500 ^circ C ; h=15 W / m^2 ^circ C
    Parede 1: k=70 W / m^circ C; e =20 cm
    Parede 2: k=50 W / m^circ C; e =15 cm
    Parede 3: k=30 W / m^circ C; e =18 cm
    Exterior do Forno: T=20 ^circ C ; h=30 W / m^2 ^circ C

Passo 1

O enunciado descreve a transferência de calor estacionária através de uma parede composta por três camadas planas em série, com trocas por convecção no interior e no exterior do forno. O conteúdo é o método de resistências térmicas em série, mesclando condução nas camadas sólidas e convecção nos fluidos. Para resolver, vamos:
  1. escrever as resistências térmicas de convecção e condução;
  2. somá-las para obter a resistência total;
  3. usar q=(Ti-To)/Rtot considerando área A=1;m^2.

Passo 2

As resistências térmicas para área A=1;m^2 são:
Rconv,i=1hiA , Rcond,1=L1k1A , Rcond,2=L2k2A , Rcond,3=L3k3A , Rconv,o=1hoA

Passo 3

Substituindo os valores:
Rconv,i=115=0,06667;K/W , Rcond,1=0,2070=0,002857;K/W
Rcond,2=0,1550=0,00300;K/W , Rcond,3=0,1830=0,00600;K/W , Rconv,o=130=0,03333;K/W

Passo 4

Somando todas as resistências temos
Rtot =0,06667+0,002857+0,00300+0,00600+0,03333 approx0,11186;K/W
e a diferença de temperatura é
De<a T=Ti-To=500-20=480;^circC

Passo 5

O fluxo de calor por unidade de área é
q=De<a TRtot =4800,11186 approx4292;W/m^2

Resposta

qapprox4,29times10^3;W/m^2

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