Uma câmara frigorifica deve ser construída de forma a manter a temperatura interna em
em uma região onde a temperatura média do ar no verão é de
. A parede da câmara é composta de tijolo, com espessura de 9 cm (
, uma camada de reboco de
, e uma camada de isolante (
), e os coeficientes de transferência de calor convectivos interno e externo são respectivamente 8 e
.
b) Considerando que o fluxo de calor ótimo para uma câmara deva ser de 10
, calcule o coeficiente global de transferência de calor da parede composta.
b) Considerando que o fluxo de calor ótimo para uma câmara deva ser de 10
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos que calcular o coeficiente global de transferência de calor (
) de uma parede composta por várias camadas. Isso faz parte do conteúdo de transferência de calor, especificamente envolvendo condução e convecção. Para resolver, vamos precisar das espessuras e das condutividades térmicas de cada camada da parede, além dos coeficientes de transferência de calor convectivos interno e externo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as resistências térmicas envolvidas na transferência de calor através da parede. Essas resistências vêm das camadas de material (condução) e das superfícies internas e externas (convecção).
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de cada camada de condução usando a fórmula:
onde
é a espessura da camada e
é a condutividade térmica.
Para a parede:
- Tijolo:
,
- Reboco:
,
- Isolante:
não foi especificado, mas vamos assumir que a espessura é suficiente para não afetar muito o cálculo ou que já está incluída na resistividade fornecida. Se mais detalhes fossem fornecidos, ajustaríamos isso.
Passo 4
Agora, vamos considerar as resistências térmicas por convecção nas superfícies interna e externa. A fórmula para resistência de convecção é:
Como estamos calculando por metro quadrado (
), simplificamos para:
Assim:
- Interna:
- Externa:
Passo 5
Agora, somamos todas as resistências térmicas:
Assumindo que a resistência do isolante (
) é muito pequena ou já considerada:
Passo 6
O coeficiente global de transferência de calor (
) é o inverso da resistência total:
Resposta
O coeficiente global de transferência de calor da parede composta é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Dois reservatórios rigidos são ligados por uma válvula, que se encontra inicialmente fechada. O reservatório
, com
contém ar a pressão absoluta de 500 kPa e
e o reservatório B contem 10 kg de ar, à pressão de 200 kPa e temperatura de
.
d) Se o processo fosse feito lentamente, permitindo a troca de calor com o meio, de forma que ao final a temperatura fosse 300 K , qual seria a pressão final? E o calor trocado?
d) Se o processo fosse feito lentamente, permitindo a troca de calor com o meio, de forma que ao final a temperatura fosse 300 K , qual seria a pressão final? E o calor trocado?
Uma câmara frigorifica deve ser construída de forma a manter a temperatura interna em
em uma região onde a temperatura média do ar no verão é de
. A parede da câmara é composta de tijolo, com espessura de 9 cm (
, uma camada de reboco de
, e uma camada de isolante (
), e os coeficientes de transferência de calor convectivos interno e externo são respectivamente 8 e
.
d) Calcule a temperatura superficie externa da parede nesse caso.
d) Calcule a temperatura superficie externa da parede nesse caso.
Uma câmara frigorifica deve ser construída de forma a manter a temperatura interna em
em uma região onde a temperatura média do ar no verão é de
. A parede da câmara é composta de tijolo, com espessura de 9 cm (
, uma camada de reboco de
, e uma camada de isolante (
), e os coeficientes de transferência de calor convectivos interno e externo são respectivamente 8 e
.
c) Calcule a espessura que deve ter o isolante. ( 1,0
c) Calcule a espessura que deve ter o isolante. ( 1,0
Um tubo de parede espessa de aço inoxidável (
) com dimensões de
de diâmetro interno e
de diâmetro externo é recoberto com uma camada de
de espessura de um isolante (
). A temperatura da parede interna do tubo é de 811 K e a da superfície externa do isolante é de
. Considere um comprimento de tubo de
. Calcule a perda de calor e a temperatura na interface entre o metal e o isolante. (R:
; 805,5 K)