Questão
- Uma superfície cuja temperatura é mantida a
está separada de uma corrente de ar por uma camada de isolante térmico com espessura de 35 mm e condutividade térmica de
. Se a temperatura do ar é de
e o coeficiente de filme entre o ar e a superfície externa do material isolante é
, qual é a temperatura da superficie externa do isolamento?
Passo 1
O enunciado trata de uma condição estacionária de troca de calor por condução através de um isolante plano, de espessura
e condutividade térmica
, seguida de convecção na face externa. A temperatura da face interna é
, a do ar é
e o coeficiente de filme é
. Vamos usar o método de resistências térmicas em série para parede plana.
Passo 2
Modelamos o fluxo de calor por área,
, como
onde as resistências por unidade de área são
Passo 3
Calculamos cada resistência:
Somando,
Logo o fluxo de calor por área é
Passo 4
A temperatura da face externa do isolante,
, satisfaz a condição convectiva
Desse modo,
Resposta
A temperatura da superfície externa do isolamento é aproximadamente
.