Enunciado

Ao analisar o desempenho de um sistema térmico, o engenheiro tem que ser capaz de identificar os processos de transferência de calor relevantes. Somente então o comportamento do sistema pode ser devidamente quantificado. Nos sistemas a seguir, identifique os processos pertinentes, indicando-os com setas apropriadamente identificadas em um esquema do sistema. Responda, ainda, a perguntas adicionais que são feitas no enunciado do problema.

  1. Há interesse considerável no desenvolvimento de materiais de construção que tenham boa qualidade de isolamento térmico. O desenvolvimento de tais materiais teria como efeito a melhora da conservação de energia ao reduzir as necessidades de aquecimento de ambientes. Foi sugerido que melhores qualidades estruturais e de isolamento poderiam ser obtidas pelo uso do dispositivo estruturado mostrado. O dispositivo é constituído por uma colmeia com células de seção transversal quadrada entre duas chapas sólidas. Há ar no interior das células e as chapas, assim como a matriz da colmeia, são fabricadas com plásticos de baixa condutividade térmica. Para a transferência de calor normal às chapas, identifique todos os processos de transferência de calor pertinentes para a performance do dispositivo. Sugira formas para melhorar esta performance.

Passo 1

Beleza galerinha, vamos lá! Para identificarmos os processos, vamos desenhar o esquema e analisar como o calor se relaciona com nosso objeto de estudo!

Passo 2

O esquema acima representa a seção transversal de uma única célula alveolar e placas de superfície. A direção assumida do campo gravitacional é para baixo. Assumindo que a temperatura inferior (interna) da superfície excede a temperatura superior (externa) da superfície T s , i > T s , o a transferência de calor está na direção mostrada. O calor pode ser transferido para a superfície interna por convecção e radiação, sendo então transferido através do composto por:

q c o n d , i ' ' Condução através da laje maciça interna.

q r a d , h c ' ' Radiação entre as superfícies alveolares.

q c o n v , h c ' ' Convecção livre através do espaço aéreo celular.

q c o n d , h c ' ' Condução através da parede do favo de mel.

q c o n d , o ' ' Condução através da laje sólida externa.

Passo 3

Aplicando a equação de energia para a superfície:

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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