A parede de um forno industrial é construída com tijolos refratários de espessura
e condutividade térmica de
. K . Medições realizadas durante a operação em regime estacionário apresentam temperaturas de 1400 e 1150 K nas superfícies interna e externa, respectivamente. Qual a taxa de perda de calor através de uma parede com 0,5 por 1,2 m ? Faça o desenho esquemático.
Passo 1
Beleza, o que a questão pede é calcular a taxa de perda de calor por condução através de uma parede de tijolos refratários de espessura L = 0,15 m e condutividade k = 1,7 W/m·K. As superfícies têm temperaturas T_i = 1400 K (interna) e T_e = 1150 K (externa), e a área da parede é A = 0,5 m × 1,2 m = 0,6 m².
Conteúdo: condução de calor unidimensional em regime estacionário (Lei de Fourier). Vamos usar:
• L, k, ΔT = T_i – T_e
• A
Conteúdo: condução de calor unidimensional em regime estacionário (Lei de Fourier). Vamos usar:
• L, k, ΔT = T_i – T_e
• A
Passo 2
Desenho esquemático (visão lateral, simplificado):
Interior (T_i = 1400 K) │←── Tijolo (L = 0,15 m, k=1,7) ──→│ Exterior (T_e = 1150 K)
Interior (T_i = 1400 K) │←── Tijolo (L = 0,15 m, k=1,7) ──→│ Exterior (T_e = 1150 K)
Teoria aplicada:
A Lei de Fourier em uma parede plana diz que, em regime estacionário,
A Lei de Fourier em uma parede plana diz que, em regime estacionário,
Como o gradiente é constante, fica
Passo 3
Agora, é só substituir:
k = 1,7 W/m·K
A = 0,6 m²
ΔT = T_i – T_e = 1400 K – 1150 K = 250 K
L = 0,15 m
k = 1,7 W/m·K
A = 0,6 m²
ΔT = T_i – T_e = 1400 K – 1150 K = 250 K
L = 0,15 m
Passo 4
Fazendo as contas:
1,7 × 0,6 = 1,02
1,02 × 250 = 255
255 / 0,15 = 1700
1,7 × 0,6 = 1,02
1,02 × 250 = 255
255 / 0,15 = 1700
Resposta
A taxa de perda de calor é
, saindo do lado interno para o externo.