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.

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:
çã
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:
çã
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 .

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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.
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
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)