Calcule a perda de calor para uma aleta retangular para as seguintes condiçőes.
Dados:
Temperatura do ar
Temperatura da parede
Condutividade térmica aleta
Condutividade térmica do ar
Coeficiente de transferência de calor por convecção
Comprimento da aleta
Largura da aleta
Espessura da aleta
in
Dados:
Temperatura do ar
Temperatura da parede
Condutividade térmica aleta
Condutividade térmica do ar
Coeficiente de transferência de calor por convecção
Comprimento da aleta
Largura da aleta
Espessura da aleta
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a perda de calor em uma aleta retangular. Isso está relacionado ao estudo da transferência de calor, mais especificamente pelo mecanismo de convecção e condutividade térmica. Para resolver isso, vamos usar os dados fornecidos sobre temperaturas, condutividades térmicas, coeficiente de transferência de calor, e as dimensões da aleta.
Passo 2
Primeiro, vamos listar todas as informações que temos:
- Temperatura do ar (
): - Temperatura da parede (
): - Condutividade térmica da aleta (
): - Condutividade térmica do ar (
): - Coeficiente de transferência de calor por convecção (
): - Comprimento da aleta (
): - Largura da aleta (
): - Espessura da aleta (
):
Vamos começar convertendo todas as unidades para pés para facilitar os cálculos.
Passo 3
Converter a espessura da aleta de polegadas para pés:
Sabemos que 1 pé = 12 polegadas.
Passo 4
Agora, vamos calcular a área da seção transversal da aleta, que é importante para determinar a resistência à condução de calor.
A área da seção transversal (
) é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 5
Em seguinda, vamos calcular o coeficiente térmico global (
), que leva em conta tanto a condução na aleta quanto a convecção com o ar.
A fórmula para
considerando a condução na aleta e a convecção é:
Vamos calcular cada termo separadamente.
Primeiro, a resistência por condução na aleta:
Agora, a resistência por convecção:
Passo 6
Somando as resistências para encontrar o inverso do coeficiente térmico global:
Invertendo para encontrar
:
Passo 7
Agora, vamos calcular a perda de calor (
) usando a fórmula:
Onde:
-
é a área da face da aleta através da qual o calor é transferido. -
é a diferença de temperatura entre a parede e o ar.
Primeiro, calculamos a área
:
A diferença de temperatura:
Passo 8
Substituindo os valores na fórmula do calor perdido:
Resposta
A perda de calor pela aleta retangular é de aproximadamente 513,6 Btu/h.
Exercícios relacionados
Um trocador de calor casco-tubo (TC-ct), disposto horizontalmente, é utilizado para promover a transferência de energia entre dois fluidos puros, logo, presume-se que entram no TC-ct em temperaturas diferentes. O fluido 1, incompressível, escoa pelo casco. 0 fluido 2, compressível, escoa pelo tubo. Baseado nas hipóteses apresentadas a seguir, obtenha as equações diferenciais que descrevem a distribuição da temperatura e de velocidade no processo, e de outras variáveis (se necessário). Considerações: (i)
regime permanente; (ii) escoamento turbulento fluido 2 , o qual escoa no tubo - perfil plano de velocidade; (iii) escoamento laminar do fluido 1, o qual escoa no casco (iv) escoamento em contracorrente; (v) efeito da pressão nas propriedades termodinâmicas como a entalpia é desprezível; (vi) não há mudança de fase; (vii) variação de energia cinética e potencial desprezível.
regime permanente; (ii) escoamento turbulento fluido 2 , o qual escoa no tubo - perfil plano de velocidade; (iii) escoamento laminar do fluido 1, o qual escoa no casco (iv) escoamento em contracorrente; (v) efeito da pressão nas propriedades termodinâmicas como a entalpia é desprezível; (vi) não há mudança de fase; (vii) variação de energia cinética e potencial desprezível.
A parede de um frigorífico consiste em três camadas: uma camada externa de tijolos comuns, com 25 cm de espessura, uma camada intermédia de cortiça com 10 cm de espessura e uma camada interior de cimento, 6 cm de espessura. As condutividades térmicas do materiais são
e
, respectivamente. A temperatura da superfície externa da parede é de
e a do interior é
. Calcular:
© A porcentagem de resistência térmica total oferecida por camadas individuais Resposta:
© A porcentagem de resistência térmica total oferecida por camadas individuais Resposta:
Um floco de cereal tem espessura
. A massa específica, o calor específico e a condutividade térmica do floco são
, e
, respectivamente. O produto deve ser cozido através do aumento de sua temperatura de
até
em um forno convectivo, através do qual o produto é passado sobre uma esteira. Se o forno tiver
de comprimento, e o coeficiente de transferência de calor na superfície do produto e a temperatura do ar no interior do forno forem
e
, respectivamente, determine a velocidade requerida da esteira,
. Um engenheiro sugere que se a espessura do floco for reduzida para
, a velocidade da esteira por ser aumentada, resultando em maior produtividade. Determine a velocidade requerida da esteira para o floco mais fino.
A parede plana de uma fornalha é fabricada em aço-carbono não ligado (
K),
) e tem uma espessura
. Para proteger essa parede dos efeitos corrosivos dos gases de combustão, uma superfície da parede é revestida por uma fina película cerâmica que, para uma unidade de área superficial, tem uma resistência térmica de
. A superfície oposta encontra-se termicamente isolada da vizinhança.
Na partida da fornalha, a parede se encontra a uma temperatura inicial de
gases de combustão, a
, entram na fornalha, mantendo na película cerâmica um coeficiente convectivo
. Supondo que a película tem uma capacitância térmica desprezível, quanto tempo irá levar até que a superfície interna do aço atinja uma temperatura de
? Neste instante, qual é a temperatura
na superfície externa da película cerâmica?