A parede de um forno utilizado na indústria de alimentos foi construída de três materiais distintos, como segue: uma camada de tijolo refratário ( K=1,38 w / m ^circ C ); outra camada de tijolo isolante ( K=0,17 w / m ^circ C ); e a última camada de tijolo comum ( K=1,73 w / m ^circ C ). A face externa do tijolo refratário está a 115^circ C, enquanto a face externa do tijolo comum está a 38^circ C. Determine a taxa de calor que atravessa a parede composta, sabendo que as espessuras das camadas são 0,6 para tijolo refratário, 0,9 para tijolo isolante e 0,3 para tijolo comum. A parede tem 3 m de altura e 1,5 de largura (profundidade). Desenhe o esquema do forno e represente o processo pelas resistências. (R:59,05 W)

Passo 1

O enunciado diz que temos uma parede de forno feita de 3 camadas em série:
  • Tijolo refratário (K=1,38 W/m·°C), espessura 0,6 m
  • Tijolo isolante (K=0,17 W/m·°C), espessura 0,9 m
  • Tijolo comum (K=1,73 W/m·°C), espessura 0,3 m
    A face quente está a 115 °C e a fria a 38 °C. A altura é 3 m e a largura (profundidade) é 1,5 m.
    Conteúdo: condução de calor em regime permanente por paredes planas em série.
    Vamos precisar de:
  1. calcular a área da parede;
  2. modelar cada camada como uma resistência térmica ;
  3. somar as resistências e aplicar .

Passo 2

Desenho esquemático (em série):
115 °C ─[R₁]─[R₂]─[R₃]─ 38 °C
onde
A = a = resistência da camada refratária
= resistência do tijolo isolante
= resistência do tijolo comum
Primeiro, a área da parede é

Passo 3

Calcular cada resistência usando
Ri = Liki,A,
Para R1 = 0,61,38cdot4,5 = 0,66,21 approx 0,0966;sidegree C/W (refratário):
Para R2 = 0,90,17cdot4,5 = 0,90,765 approx 1,1765;sidegree C/W (isolante):
Para R3 = 0,31,73cdot4,5 = 0,37,785 approx 0,0386;sidegree C/W (comum):

Passo 4

Somando as resistências (série):
A diferença de temperatura total é

Passo 5

Aplicando a lei de Fourier em regime permanente:

Resposta

A taxa de calor que atravessa a parede composta é aproximadamente
boxed58,7;W

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