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Questão: Um pequeno produtor resolve elaborar uma estufa para secar as frutas que colhe em sua propriedade e assim agregar valor em seus produtos e evitar perdas. Ele fará um protótipo, em escala menor, para saber se sua estufa dará certo, ele fez uma caixa de madeira com 10 mm de espessura, junto com uma placa de aluminio com 8 mm de espessura (para evitar proliferação de microorganismo) e estes são unidos por uma “cola” com
de espessura, considerando que a taxa de transferência de calor é de
determine a temperatura interna que a estufa irá operar, considere que o ar externo da “estufa” esteja a
e coeficiente térmico de convecção seja
. (Dados: K aluminio
madeira
cola
W/m.K).
tem ar do lado de fora.
tem ar do lado de fora.
Passo 1
Resumindo: temos uma parede composta em série por uma camada de madeira de espessura
, uma placa de alumínio de espessura
e uma camada de cola de espessura
. O fluxo de calor por unidade de área é
. A temperatura externa do ar é
e o coeficiente de convecção externo é
. Não foi dado coeficiente de convecção interno, então vamos supor que a resistência convectiva interna seja desprezível (ou seja, a superfície interna está praticamente na mesma temperatura do ar interno
). O conteúdo é transferência de calor unidimensional em série (convecção
condução).
Passo 2
Em regime estacionário, o salto de temperatura total entre o ar interno e o ar externo satisfaz
onde a resistência térmica por unidade de área é
Cada termo é dado por
Passo 3
Substituindo valores (convertendo espessuras para metros):
Calculando cada termo:
Logo
Passo 4
Agora basta isolar
:
Resposta
A temperatura interna de operação será de aproximadamente
.