A parede composta de um forno consiste de três materiais, dois dos quais com condutividade térmica (
e
) e espessura (
e
) conhecidas. O terceiro material ( B ), que fica entre A e
, possui espessura conhecida (
), mas a sua condutividade térmica (
) é desconhecida. Sob condições de operação em regime estacionário, medições revelam uma temperatura da superfície externa do forno
, uma temperatura na superfície interna
e uma temperatura no interior do forno
. O coeficiente convectivo interno
. Qual o valor e de
?
Passo 1
O enunciado descreve uma parede composta por três camadas em série (A, B e C) sujeita a regime estacionário. As propriedades conhecidas são
– para a camada A: ,
– para a camada B: desconhecido,
– para a camada C: ,
Mediram-se as temperaturas
– interna do gás:
– superfície interna:
– superfície externa:
e o coeficiente convectivo interno .
Conteúdo a usar: resistência térmica por convecção e condução em série e balanço de fluxo de calor.
– para a camada A:
– para a camada B:
– para a camada C:
Mediram-se as temperaturas
– interna do gás:
– superfície interna:
– superfície externa:
e o coeficiente convectivo interno
Conteúdo a usar: resistência térmica por convecção e condução em série e balanço de fluxo de calor.
Passo 2
Vamos calcular o fluxo de calor por unidade de área,
, imposto pela convecção interna:
Substituindo os valores:
Passo 3
A resistência térmica total por metro quadrado,
, é a soma das resistências de condução nas três camadas:
Em regime estacionário, o mesmo fluxo conduzido satisfaz
Passo 4
Isolando
e substituindo
e as temperaturas:
Logo,
Daí,
Resposta
O valor de
é aproximadamente
.