Enunciado

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Reconsidere o Prob. 3-31. Usando EES (ou outro programa), investigue o efeito da condutividade térmica sobre a espessura de isolamento necessária. Trace a espessura do isolamento em função da condutividade térmica do isolamento na faixa 0,0 2   W / m ⋅ K a 0,0 8   W / m ⋅ K e discuta os resultados.

Passo 1

Para resolvermos esta questão, vamos utilizar as fórmulas já desenvolvidas lá na questão 3-31. Nesta questão, escrevemos que a resistência térmica de isolamento era expressa por:

R i s o l a m e n t o = L i s o l a m e n t o k i s o l a m e n t o A = Δ T Q ˙ f i n a l - R c o m b

Isolando a variável L i s o l a m e n t o em função de k i s o l a m e n t o , pois todas as outras variáveis são constantes do nosso problema, temos a seguinte função:

L i s o l a m e n t o = Δ T Q ˙ f i n a l - R c o m b ⋅ A ⋅ k i s o l a m e n t o

Substituindo os valores das constantes, temos:

L i s o l a m e n t o = 110 - 32 234 - 0,03333 ⋅ 3 ⋅ k i s o l a m e n t o

L i s o l a m e n t o = 0,9 ⋅ k i s o l a m e n t o

Plotando esta função, temos o seguinte gráfico:

Resultado este esperado. À medida que aumentamos o coeficiente de condução, aumentamos a capacidade do meio de trocar calor. Como queremos reduzir esta capacidade, será necessário aumentar a camada de isolamento, como pode ser observado pelo gráfico.

Resposta

À medida que aumentamos o coeficiente de condução, aumentamos a capacidade do meio de trocar calor. Como queremos reduzir esta capacidade, será necessário aumentar a camada de isolamento.

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