Um tanque de armazenamento a ser usado em um processo químico é esférico com raio interno de 2 m e está revestido com uma camada de isolamento de
de espessura que possui um valor de R de
. O tanque conterá um intermediário químico que deve ser mantido a
. Uma unidade de aquecimento é necessária para manter essa temperatura no tanque.
a) Qual é a condutividade térmica do isolamento?
b) Determine a carga térmica para a unidade de aquecimento, assumindo como cenário de pior caso que a superfície externa atinge uma temperatura de
.
c) Quais resistências térmicas foram negligenciadas no seu cálculo?
a) Qual é a condutividade térmica do isolamento?
b) Determine a carga térmica para a unidade de aquecimento, assumindo como cenário de pior caso que a superfície externa atinge uma temperatura de
c) Quais resistências térmicas foram negligenciadas no seu cálculo?
Passo 1
O enunciado descreve um tanque esférico de aço com raio interno de
, revestido por uma camada de isolamento de espessura
cujo valor de
é
. O fluido interno deve estar a
e, no pior caso, a temperatura externa da superfície do isolamento chega a
.
Conteúdo: condução de calor em isolamento plano (definição de valor- ), cálculo de fluxo térmico e identificação de resistências térmicas negligenciadas.
Conteúdo: condução de calor em isolamento plano (definição de valor-
Passo 2
Para encontrar a condutividade térmica
do isolamento usamos a definição de valor-
em regime de condução plana por unidade de área:
Logo,
Passo 3
A carga térmica
da unidade de aquecimento é o fluxo de calor conduzido através do isolamento, dado por
em que
é a área da esfera interna e
. Tem-se
Portanto,
Passo 4
As principais resistências térmicas que foram desprezadas são:
- A resistência convectiva do fluido em contato com a superfície interna do tanque;
- A resistência convectiva (e radiativa) do ar ambiente na superfície externa do isolamento;
- A condução através da parede de aço do tanque;
- A resistência de contato entre o tanque e o isolamento;
- Qualquer resistência radiativa entre a superfície externa do isolamento e o ambiente.
Resposta
a)
b)
c) Negligenciadas as resistências convectivas interna e externa (e radiação externa), a condução na parede de aço e a resistência de contato tanque–isolamento.
b)
c) Negligenciadas as resistências convectivas interna e externa (e radiação externa), a condução na parede de aço e a resistência de contato tanque–isolamento.