Uma parede de tijolos
de 10 cm de espessura e
de área separa uma estufa de um ambiente externo. Dentro da estufa a temperatura é de
e o ar está praticamente em repouso, de modo que o coeficiente convectivo de transferência de calor é igual a
. Fora da estufa a temperatura é de
e o coeficiente convectivo de
. Determinar:
A taxa e o fluxo de calor trocado;
A taxa e o fluxo de calor trocado;
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem uma parede de tijolos isolando uma estufa quente (57 °C) de um lado e o frio de fora (−3 °C) do outro. O que cai no nosso problema é transferência de calor por convecção no interior e no exterior e condução na parede. Então vamos precisar:
• Coeficientes de convecção W/m²·°C (dentro) e
W/m²·°C (fora)
• Condutividade térmica do tijolo W/m·°C
• Espessura da parede m e área
m²
• Diferença de temperatura total °C
• Coeficientes de convecção
• Condutividade térmica do tijolo
• Espessura da parede
• Diferença de temperatura total
Passo 2
Primeiro, vamos entender como “juntar” convecção e condução em série. A gente usa o conceito de resistência térmica, bem parecido com circuito elétrico. Cada etapa de troca de calor tem uma resistência:
- resistência de convecção interna:
- resistência de condução na parede:
- resistência de convecção externa:
Passo 3
Vamos calcular cada uma:
-
°C/W -
°C/W -
°C/W
Passo 4
Agora somamos pra achar a resistência total em série:
Passo 5
Com a resistência total e a diferença de temperatura, a taxa de calor é
E o fluxo de calor por área (densidade de fluxo) é
Resposta
Taxa de calor trocado
W
Fluxo de calor W/m²
Fluxo de calor