Transferência de Calor em Estado Estacionário em Esferas sem Geração
Condições operacionais:
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Determine: O fluxo de calor em e;
Determine: O fluxo de calor em e;
Passo 1
O enunciado descreve um sistema em regime permanente sem geração, composto por
– Convecção interna na superfície de raio m com coeficiente
W/m²K e fluido a
°C;
– Condução através de uma casca esférica de condutividade W/mK entre
e
m;
– Condução através de uma segunda casca esférica de condutividade W/mK entre
e
m;
– Convecção externa na superfície de raio com coeficiente
W/m²K e fluido a
°C.
Queremos o fluxo de calor superficial (densidade de fluxo) nos pontos “a” (superfície interna, ) e “b” (superfície externa,
). Usaremos o modelo de resistências térmicas em série para esferas.
– Convecção interna na superfície de raio
– Condução através de uma casca esférica de condutividade
– Condução através de uma segunda casca esférica de condutividade
– Convecção externa na superfície de raio
Queremos o fluxo de calor superficial (densidade de fluxo) nos pontos “a” (superfície interna,
Passo 2
Compute a resistência de convecção interna e a primeira resistência de condução:
Passo 3
Compute a resistência de condução do isolante e a convecção externa:
Passo 4
Somando todas as resistências em série:
A queda de temperatura total é
K. Logo a taxa de calor é
Passo 5
A densidade de fluxo na superfície “a” (
) e na superfície “b” (
) vem de
Resposta
q’’_a ≈ 298 W/m²
q’’_b ≈ 47,7 W/m²
q’’_b ≈ 47,7 W/m²