Questão 01 - A parede de um forno é constituída de três camadas: uma camada interna de 0,20 m de tijolo refratário (
), uma camada de lã de rocha (
) de
, e uma camada externa de
de tijolo comum (
). A temperatura da superfície interna do forno é
e a temperatura da superfície externa é
. Considerando apenas os materiais dados:
a) Faça um desenho esquemático da parede;
b) calcule o fluxo de calor por
de parede em watts e a temperatura da interface entre a lã de rocha e a parede externa.
a) Faça um desenho esquemático da parede;
b) calcule o fluxo de calor por
Passo 1
O enunciado descreve uma parede plana composta por três camadas em série submetida a condução estacionária unidimensional. As camadas são:\r
tijolo refratário (espessura , condutividade térmica
);\r
lã de rocha (espessura , condutividade térmica
);\r
tijolo comum (espessura , condutividade térmica
). \r
As temperaturas das superfícies interna e externa são e
. \r
Vamos usar o modelo de resistências térmicas em série para calcular o fluxo de calor por metro quadrado e, depois, a temperatura na interface entre lã de rocha e tijolo comum.
tijolo refratário (espessura
lã de rocha (espessura
tijolo comum (espessura
As temperaturas das superfícies interna e externa são
Vamos usar o modelo de resistências térmicas em série para calcular o fluxo de calor por metro quadrado e, depois, a temperatura na interface entre lã de rocha e tijolo comum.
Passo 2
Desenho esquemático (vista de perfil, áreas unitárias):\r
Interna — tijolo refratário
— lã de rocha
— tijolo comum
— Externa
.
Interna
Passo 3
Para cada camada a resistência térmica é\r
Calculando:\r
A resistência total é\r
Passo 4
O fluxo de calor por metro quadrado segue da lei de Fourier em forma de lei de Ohm térmica:\r
Passo 5
A temperatura na interface entre a lã de rocha e o tijolo comum
obtém‐se acumulando a queda de temperatura no tijolo comum:\r
Resposta
a) Desenho esquemático:
Interna — tijolo refratário
— lã de rocha
— tijolo comum
— Externa
.
Interna
b) Fluxo de calor por metro quadrado:
Temperatura na interface entre lã de rocha e tijolo comum: