Exercício 2.
Um reator de uma indústria trabalha à temperatura de 600^{\circ} \mathrm{C}. Foi construído de aço inoxidável (\varepsilon=0,06) \operatorname{com} 2,0 \mathrm{~m} de diâmetro e 3,0 \mathrm{~m} de comprimento. Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se isola-lo com uma camada de lã de rocha ( \mathrm{k}=0,05 \mathrm{Kcal} / \mathrm{h} . \mathrm{m} .{ }^{\circ} \mathrm{C} e e =0,75 ) para reduzir a transferência de calor a 10 \% da atual. Calcular:
a) o fluxo de calor (radiação e convecção) antes do isolamento;
b) a espessura de isolante a ser usada nas novas condições, sabendo que a temperatura externa do isolamento deve ser igual a 62^{\circ} \mathrm{C}.

Passo 1

O enunciado descreve um reator cilíndrico de diâmetro interno D=2{,}0,m e comprimento L=3{,}0,m, com superfície de aço inox (emissividade \varepsilon_s=0{,}06) a uma temperatura interna de T_s=600^\circ\mathrm{C}. Pede-se (a) o fluxo de calor por radiação e convecção antes do isolamento e (b) a espessura do isolante (condutividade k=0{,}05, \mathrm{Kcal}/(\mathrm{h}\cdot\mathrm{m}\cdot{}^\circ\mathrm{C}), emissividade \varepsilon_i=0{,}75) que reduza a transferência a 10\% da atual, com temperatura externa do isolante T_e=62^\circ\mathrm{C}.

Passo 2

Para calcular a parte convectiva é imprescindível conhecer o coeficiente de convecção h e a temperatura ambiente T_\infty. Esses dados não foram fornecidos no enunciado. Sem h e T_\infty, não é possível quantificar Q_{\rm conv}=h\,A\,(T_s-T_\infty).

Resposta

Não há como resolver o exercício pois faltam o coeficiente de convecção h e a temperatura ambiente T_\infty necessários para os cálculos.

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