- Uma parede de um forno é constituída de duas camadas:
de tijolo refratário (
) e
de tijolo isolante (
). A temperatura dos gases dentro do forno é
e o coeficiente de película na parede interna é
. A temperatura ambiente é
e o coeficiente de película na parede externa é 12,5
. Calcular:
a) O fluxo de calor por
de parede;
b) A temperatura nas superfícies interna e externa da parede.
a) O fluxo de calor por
b) A temperatura nas superfícies interna e externa da parede.
Passo 1
O enunciado trata de condução de calor unidimensional numa parede composta por duas camadas em série (tijolo refratário e tijolo isolante), com trocas convectivas em ambas as faces. O conteúdo é o uso de resistências térmicas em série, dadas por:
– resistência de convecção interna
– resistência de condução na camada
– resistência de convecção externa
e o fluxo de calor é
onde
Precisamos calcular (a)
por metro quadrado e (b) as temperaturas nas superfícies interna e externa da parede.
Passo 2
Calcular todas as resistências por
:
– resistência de convecção interna
– resistência de condução no tijolo refratário (
,
)
– resistência de condução no tijolo isolante (
,
)
– resistência de convecção externa
Passo 3
Somando as resistências e calculando o fluxo:
A diferença de temperatura é
Logo
Passo 4
Calcular as temperaturas nas superfícies:
– superfície interna (lado dos gases):
– superfície externa (antes da convecção externa), obtida pelo somatório das quedas de temperatura até a face externa ou, equivalentemente,
Resposta
a)
b) e
b)