Um freezer industrial é projetado para operar com uma temperatura interna do ar de
, quando a temperatura externa do ar for de
e o coeficiente de transferência de calor interno e externo forem 12 e
, respectivamente. As paredes do freezer usam construção compósita, com uma camada interna de plástico (
e espessura de 3 mm ) e outra camada de aço inox (
e espessura de 1 mm ). Entre as duas camadas está sendo usada uma camada isolante (
). Encontre a largura do isolante utilizado para reduzir a perda convectiva de calor para
.
Passo 1
O enunciado descreve um freezer cujas paredes são compostas por três camadas (plástico, isolante e aço inox) e que opera com temperatura interna de
e externa de
. Sabemos os coeficientes de convecção interna e externa (
e
,
) e as propriedades das camadas fixadas: plástico com
,
,
,
; aço inox com
,
,
,
; a camada isolante tem
,
e espessura
desconhecida. Queremos
tal que a perda de calor seja
,
.
Passo 2
A diferença de temperatura é
Como
, o coeficiente global de transferência de calor
necessário é
Passo 3
O circuito térmico por unidade de área tem resistência total
E
.
Passo 4
Substituindo valores em metros:
Logo
Passo 5
Impondo
com
:
então
Resposta
A espessura do isolante deve ser aproximadamente
,m.