Os gases quentes da combustão de uma fornalha são separados do ar ambiente e de sua vizinhança, que estão a
, por uma parede de tijolos de espessura de
. O tijolo tem condutividade térmica de
e emissividade superficial de 0,8 . Em condições de regime estacionário, a temperatura da superfície externa é de
. A transferência de calor por convecção livre para o ar adjacente à superfície é caracterizada pelo coeficiente de convecção
. Qual a temperatura da superfície interna do tijolo?
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz o seguinte: temos uma parede de tijolos (espessura L = 0,15 m, condutividade k = 1,2 W/mK) que separa gases quentes internos do ar ambiente externo a 25 °C. A superfície externa do tijolo está a 100 °C, e o calor sai para o ambiente via convecção livre (h = 20 W/m²K) e radiação (ε = 0,8). Em regime estacionário, o fluxo de calor que atravessa o tijolo por condução é igual ao que sai por convecção + radiação. A gente quer achar a temperatura da superfície interna do tijolo.
Conteúdo: transferência de calor por condução, convecção e radiação em regime permanente.
Conteúdo: transferência de calor por condução, convecção e radiação em regime permanente.
Passo 2
Primeiro, calcula o fluxo de calor que sai na face externa:
- Convecção:
- Radiação:
onde σ = 5,67·10⁻⁸ W/m²K⁴,
e .
Calculando:
e
Calculando:
Logo o fluxo total externo é
Passo 3
Em regime estacionário, esse mesmo fluxo atravessa o tijolo por condução. A resistência térmica do tijolo (por unidade de área) é
A queda de temperatura no tijolo é
Como a face externa está a 100 °C, a face interna fica mais quente em
.
Resposta
A temperatura da superfície interna do tijolo é