Transferência de Calor em Estado Estacionário em Esferas sem Geração
Condições operacionais:
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Determine: O fluxo de calor em b;
Determine: O fluxo de calor em b;
Passo 1
O enunciado trata de uma transferência de calor em regime estacionário entre duas calotas esféricas, sem geração interna, envolvendo:
- Convecção interna da fluidos a
para a superfície esférica de raio com coeficiente . - Condução através de duas camadas concêntricas: uma camada metálica de condutividade
entre e , e uma camada isolante de condutividade entre e . - Convecção externa da superfície esférica de raio
para o fluido ambiente a com coeficiente .
Queremos o fluxo de calor estacionárioque atravessa toda esta série de resistências térmicas.
Passo 2
Em regime estacionário e em série, as resistências térmicas somam-se de forma análoga a resistências elétricas. São elas:
- Convecção interna em
:
- Condução esférica na camada metálica (
):
- Condução esférica na camada isolante (
):
- Convecção externa em
:
O fluxo é então
Passo 3
Agora substituímos os valores numéricos (usando metros e watts):
Somando,
Passo 4
A diferença de temperatura é
Logo o fluxo de calor fica
Resposta
O fluxo de calor em
é aproximadamente