- Um forno retangular de uma fábrica de cerâmica está isolado com duas camadas, sendo a primeira, que está em contato com a carga do forno, de refratário especial (
) e a outra de um bom isolante (
). Sabe-se que a temperatura da face interna do forno é
e que a temperatura do ar ambiente é
(
). O fluxo de calor através da parede do forno, de 40 cm de espessura, é igual a
. Pede-se:
a) A espessura de cada camada que forma a parede do forno;
b) A temperatura da interface das camadas.
a) A espessura de cada camada que forma a parede do forno;
b) A temperatura da interface das camadas.
Passo 1
Vamos resumir o enunciado e o conteúdo necessário.
Temos uma parede composta por duas camadas em série mais convecção no exterior. A face interna do forno está a e o ar ambiente a
com coeficiente de convecção
. As condutividades térmicas são
(camada interna) e
(isolante), e a espessura total é
. O fluxo de calor por unidade de área é
.
Conteúdo: usar resistências térmicas em série para condução e convecção, onde
Temos uma parede composta por duas camadas em série mais convecção no exterior. A face interna do forno está a
Conteúdo: usar resistências térmicas em série para condução e convecção, onde
com
Passo 2
Calcular a resistência térmica total aparente por unidade de área:
Dessa forma, a soma das resistências de condução é
Passo 3
Expressar
em função de
usando
:
Desenvolvendo:
Igualando a
temos
Passo 4
Encontrar
pela diferença:
Passo 5
Calcular a temperatura de interface entre as camadas (entre
e
). A queda de temperatura na primeira camada é
Logo, a temperatura nessa interface é
Resposta
Espessura da camada interna (refratário):
Espessura da camada externa (isolante):
Temperatura na interface das camadas:
Espessura da camada externa (isolante):
Temperatura na interface das camadas: