Enunciado

Placas quadradas, após serem borrifadas com uma tinta epóxi, devem ser curadas a 140 ° C por um período de tempo prolongado. As placas estão localizadas em um grande compartimento e são aquecidas por um conjunto de lâmpadas infravermelho. Na superfície superior de cada placa, que tem uma emissividade de   ε   =   0,8 , há convecção com uma corrente de ar de ventilação a T ∞   =   27 ° C , com um coeficiente de transferência de calor por convecção de h   =   20   W / ( m 2   ·   K ) . Estima-se que a irradiação a partir das paredes do compartimento seja de G p a r = 450   W / m 2 , para a qual a absortividade da placa é de α p a r =   0,7 .

(a) Determine a irradiação que deve ser fornecida pelas lâmpadas, G l a m p . A absortividade da superfície da placa para essa irradiação é de α l a m p   =   0,6 .

(b) Para coeficientes convectivos de h   =   15 ,   20 e 30   W / ( m 2 · K ) , represente graficamente a irradiação das lâmpadas, G l a m p , como uma função da temperatura da placa,   T s   , para 100   ≤   T s   ≤   300 ° C .

(c) Para coeficientes convectivos na faixa compreendida entre 10 e 30   W / ( m 2 · K ) e uma irradiação das lâmpadas G l a m p   =   3000   W / m 2 , represente graficamente a temperatura da corrente de ar T ∞ necessária para manter a placa a T s   =   140 ° C .

Passo 1

Oi oiie! Turubom? Nessa questão nós temos uma placa pintada localizada dentro de um gabinete grande sendo aquecida por um banco de lâmpadas infravermelhas.

Com isso vamos encontrar a irradiação da lâmpada necessária para manter a plotagem em T s = 140 ° C para as condições prescritas de convecção e irradiação do gabinete, show? Então vamos lá!

Passo 2

Para fazer essa questão vamos assumir: condições de estado estacionário e nenhuma perda na parte traseira da placa. Vamos realizar um balanço de energia na placa, por unidade de área,

E ˙ e n t - E ˙ s a i = 0

α p a r G p a r + α l a m p G l a m p - q c o n v ' ' - E s = 0

Onde a potência emissiva da superfície e os fluxos convectivos são,

E s = ε s E b T s = ε s σ T s 4

q c o n v ' ' = h ( T s - T ∞ )  

Substituindo os valores, encontramos a irradiação da lâmpada,

0,7 × 450 W m 2 + 0,6 × G l a m p - 20 W m 2 . K 413 - 300 K - 0,8 × 5,67 × 10 - 8 W m 2 . K 4 413   K 4 = 0

G l a m p = 5441   W / m 2

Resposta

  1. G l a m p = 5441   W / m 2
Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

58 - O que é escudo de radiação? Para que é utilizado?
Nitrogênio líquido é armazenado em um tanque esférico de 1m de diâmetro cuja superfície é mantida uniformemente a 80K . O tanque esférico é fechado por uma esfera concêntrica de 1,6m de diâmetro com t
Uma fina folha de alumínio com emissividade de 0,15 em ambos os lados é colocada entre duas placas paralelas muito grandes, mantidas a temperaturas uniformes T 1 = 900K e T 2 = 650K e que têm emissivi
59 - Duas placas paralelas muito grandes são mantidas a temperaturas uniformes de T 1 =1100K e T 2 =700K e têm emissividades de ε 1 = ε 2 = 0,5 , respectivamente.É desejável reduzir a taxa líquida de
Ar está fluindo entre duas placas paralelas infinitamente grandes. A placa superior está a 500K e tem emissividade de 0,7 , enquanto a placa inferior é uma superfície negra com temperatura de 330K . C