O compartimento de um freezer consiste de uma cavidade cúbica de 2 m de lado. Assumindo o fundo como perfeitamente isolado:
a. qual o coeficiente global de transferência de calor que os materiais das paredes do freezer devem ter para garantir um ganho de calor menor que 400 W , quando as temperaturas externa e interna são respectivamente
?
R.:
b. baseado no valor de U calculado, qual seria a espessura minima de poliestireno expandido (
) que deve ser aplicada às superficies do compartimento? Despreze a contribuição dos materiais de revestimento interno e externo. Os coeficientes de convecção interno e externo podem ser assumidos como 7,5 e
.
R.:
a. qual o coeficiente global de transferência de calor que os materiais das paredes do freezer devem ter para garantir um ganho de calor menor que 400 W , quando as temperaturas externa e interna são respectivamente
R.:
b. baseado no valor de U calculado, qual seria a espessura minima de poliestireno expandido (
R.:
Passo 1
O enunciado descreve um compartimento cúbico de lado
, com o fundo perfeitamente isolado. As superfícies expostas são quatro paredes laterais e o teto. Precisamos de transferência de calor global (conteúdo: resistência térmica combinada e definição de coeficiente global
) para garantir
quando
e
.
Passo 2
Calculamos a área total exposta
. Cada face tem área
. Há
faces expostas (
paredes
teto), logo
Passo 3
A diferença de temperatura é
Pela definição de fluxo térmico por condução global,
Para
, isolamos
:
Passo 4
Arredondando, obtemos
Passo 5
Para a parte (b), temos um sistema de resistências em série por unidade de área:
onde
,
e
. E
.
Passo 6
Calculamos
:
As resistências convectivas somadas são
Passo 7
A resistência de condução requerida é
Dessa forma a espessura mínima
satisfaz
Resposta
a.
b. (aprox.
)
b.