Calcular a densidade de fluxo de calor na seção da parede (entre as linhas tracejadas), em função das resistências R1, R2, R3, e R4. Considere k1 = k2 =k4 =1,15[W/mK], k3 = 1,00 [W/m K], Profundidade = 1 [m]
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício que pede para calcular a densidade de fluxo de calor em uma seção da parede, usando as resistências
e
. A matéria envolvida aqui é a Transferência de Calor, especificamente pelo mecanismo de condução térmica. Para resolver isso, vamos precisar entender como as resistências térmicas se somam e como elas afetam o fluxo de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a densidade de fluxo de calor (
) é a quantidade de calor que passa por uma área por unidade de tempo. Ela pode ser calculada usando a fórmula:
Aqui,
é a diferença de temperatura através da parede, e
é a resistência térmica total da parede.
Passo 3
Agora, precisamos somar todas as resistências térmicas individuais para encontrar
. Como as resistências estão em série (uma após a outra na parede), a resistência total é simplesmente a soma das resistências individuais:
Passo 4
Sabendo disso, substituímos
na fórmula da densidade de fluxo de calor:
Passo 5
Mas como o exercício pede a densidade de fluxo de calor em função das resistências, não precisamos inserir valores numéricos. Portanto, a expressão final fica:
Resposta
A densidade de fluxo de calor na seção da parede é dada por:
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Humanos são capazes de controlar suas taxas de produção de calor e de perda de calor para manter aproximadamente a sua temperatura corporal de
sob uma ampla faixa de condições ambientais. Este processo é chamado de termorregulação. Com a perspectiva de calcular a transferência de calor entre um corpo humano e sua vizinhança, focamos em uma camada de pele e gordura, com a sua superfície externa exposta ao ambiente e sua superfície interna a uma temperatura um pouco abaixo da temperatura corporal,
. Considere uma pessoa com uma camada de pele/gordura com espessura
e com condutividade térmica efetiva de
. A pessoa tem uma área superficial de
está vestindo roupa de banho. A emissividade da pele é
.
a) Estando a pessoa no ar em repouso a , qual é a temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor para o ambiente? A transferência de calor por conveç̧ão para o ar é caracterizada por um coeficiente de convecção natural
); (R:
).
b) Estando a pessoa imersa na água a , qual é a temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor? A transferência de calor para a água é caracterizada por um coeficiente de convecção
). (R:
).
a) Estando a pessoa no ar em repouso a
b) Estando a pessoa imersa na água a
A parede de um forno é composta de uma camada de
de espessura de tijolos refratários (
). A temperatura da superfície interna da parede é de
. A superfície externa está em contato com o ar à temperatura ambiente
. Pode-se supor que a convecção natural ao
longo da parede resulta em um coeficiente de transferência de calor .
a) Determine a perda de calor (por unidade de área) através da parede e a temperatura da superfície exterior.
b) Para diminuir as perdas de calor coloca-se uma camada de isolante ( ) entre a parede do forno e o ambiente. O isolante é segurado por uma placa de aço (
) de
de espessura. Qual deve ser a espessura mínima da camada isolante para que a temperatura da placa de aço não ultrapasse os
?
c) O isolante utilizado é danificado se for submetido de forma contínua a temperaturas superiores a . Avalie a espessura máxima aceitável da camada isolante, a perda de calor (por unidade de área) e a temperatura da placa de aço nesse caso.
longo da parede resulta em um coeficiente de transferência de calor
a) Determine a perda de calor (por unidade de área) através da parede e a temperatura da superfície exterior.
b) Para diminuir as perdas de calor coloca-se uma camada de isolante (
c) O isolante utilizado é danificado se for submetido de forma contínua a temperaturas superiores a
Uma caixa de transmissão, medindo
de lado, recebe uma entrada de potência de
vinda de um motor. Sendo a eficiência de transmissão
; como o escoamento do ar caracterizado por
e
, determinar a temperatura superficial da caixa de transmissão. (Desconsiderar a radiação, 1hp=746W).
Nas condições de operação presentes, a pressão parcial do hexano na corrente gasosa é
, e o hexano dissolvido no solvente de absorção é de
. A pressão total do sistema é de 1,5 atm e a temperatura é de
. O coeficiente de transferência de massa filme de líquido,
, é de
s , e o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa,
, é de
.
b) Qual é a composição de hexano na interface gás-líquido, em termos de ? Resp.:
e
.
b) Qual é a composição de hexano na interface gás-líquido, em termos de