PROBLEMA 4: Ar condicionado para um centro de processamento de dados é distribuído em um duto retangular de alumínio (
) de espessura
. A temperatura no ambiente deve ser mantida em
e o coeficiente de película é
. Sabendo-se que a temperatura na superfície interna do duto é
, calcular a espessura do isolante térmico (
) por
de área a usar, para que não ocorra condensação na superfície externa do duto isolado, com segurança de
, considerando que a temperatura de orvalho local é
.
Passo 1
Temos um duto de alumínio (espessura 0,5 mm,
) revestido por isolante (
). A temperatura na superfície interna do duto é
e a ambiente é
. O coeficiente de convecção externo é
. A temperatura de orvalho local é
e queremos uma margem de segurança de
. Precisamos achar a espessura
do isolante por
para que a superfície externa nunca fique abaixo de
.
Passo 2
Calculamos a temperatura mínima na superfície externa do isolante para evitar condensação:
.
Passo 3
Montamos as resistências térmicas em série: condução no alumínio, condução no isolante e convecção externa. A resistência do alumínio é
e a convecção externa é
Denotamos
.
Passo 4
Em regime estacionário, a queda de temperatura na película convectiva externa satisfaz
Impondo
, obtemos
Passo 5
Para o mesmo fluxo em todas as resistências em série vale
Logo,
Passo 6
Como
, a espessura do isolante é
Resposta
8,8 mm