4 - Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de
de comprimento,
de largura e
de altura a
. As paredes da sala, de
de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de
e a área das janelas podem ser consideradas desprezíveis. A face externa das paredes pode estar até a
em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador ( em HP ). OBS :
)
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um condicionador de ar que precisa manter uma sala nas dimensões de 15 metros de comprimento, 6 metros de largura e 3 metros de altura a 22°C. As paredes, feitas de tijolos com 25 cm de espessura e condutividade térmica de 0,14 Kcal/(h·m·°C), estão expostas a uma temperatura externa de até 40°C. Nosso objetivo é calcular o calor que o ar-condicionado precisa retirar da sala, medido em HP.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área total das paredes que estão transferindo calor. A sala é retangular, então temos duas paredes de 15m x 3m e duas paredes de 6m x 3m. Vamos somar essas áreas:
Passo 3
Agora, vamos entender como o calor está sendo transferido. Como estamos lidando com condução de calor através das paredes, usamos a fórmula da condução térmica:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor (Kcal/h), -
é a condutividade térmica (0,14 Kcal/(h·m·°C)), -
é a área das paredes (126 m²), -
é a diferença de temperatura (40°C - 22°C = 18°C), -
é a espessura das paredes (0,25 m).
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula:
Primeiro, multiplicamos 0,14 por 126:
Depois, multiplicamos por 18:
Finalmente, dividimos por 0,25:
Passo 5
Agora, precisamos converter essa quantidade de calor de Kcal/h para HP (horsepower). Sabemos que
.
Então, dividimos o calor total por 641,2:
Resposta
O condicionador de ar precisa retirar aproximadamente 1,98 HP da sala para mantê-la a 22°C.
Exercícios relacionados
3 - Uma parede de um aquecedor elétrico blindado é feita de uma placa de cobre (
),
x 160mm de largura e
de espessura. Para aumentar o calor transferido através da placa, 400 aletas de cobre em forma de pinos, cada uma com 4
de diâmetro e
de comprimento, são integralmente fixadas nas duas superfícies da placa (200 em cada lado). Ar quente na blindagem está a uma temperatura de
, e a circulação natural fornece um coeficiente de convecção médio de
, na superfície interior da placa. Um escoamento forçado de ar ambiente a
desenvolve um coeficiente de convecção médio de
na face externa da placa.
a) Estime a taxa de transferência de calor através da placa (Dicas: monte o circuito térmico do problema; avalie as resistências térmicas de cada conjunto de aletas).
b) Considerando o mesmo coeficiente de convecção sem aletas, determine a elevação do calor removido fornecido pelos pinos (172% - a taxa de transferência de calor sem os pinos é )
a) Estime a taxa de transferência de calor através da placa (Dicas: monte o circuito térmico do problema; avalie as resistências térmicas de cada conjunto de aletas).
b) Considerando o mesmo coeficiente de convecção sem aletas, determine a elevação do calor removido fornecido pelos pinos (172% - a taxa de transferência de calor sem os pinos é
5 - Um tanque de aço (
), de formato esférico e raio interno de
e espessura de
, é isolado com
a) fluxo de calor pelo tanque isolado com lã de rocha; (q=688,4 kcal/h)
b) o coeficiente de condutividade térmica do novo isolante; ( )
c) qual deveria ser a espessura do novo isolante para que se tenha o mesmo fluxo de calor que era trocado com a lã de rocha. ( )
a) fluxo de calor pelo tanque isolado com lã de rocha; (q=688,4 kcal/h)
b) o coeficiente de condutividade térmica do novo isolante; (
c) qual deveria ser a espessura do novo isolante para que se tenha o mesmo fluxo de calor que era trocado com a lã de rocha. (
6 - Um reator de paredes planas foi construído em aço inox e tem formato cúbico com
de lado. A temperatura no interior do reator é
e o coeficiente de película interno é
. Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se isola-lo com lã de rocha (
) de modo a reduzir a transferência de calor. Considerando desprezível a resistência térmica da parede de aço inox e que o ar ambiente está a
com coeficiente de película
, calcular :
a) O fluxo de calor antes da aplicação da isolamento; ( )
b) A espessura do isolamento a ser usado, sabendo-se que a temperatura do isolamento na face externa deve ser igual a
c) A redução ( em % ) do fluxo de calor após a aplicação do isolamento. (1143%)
a) O fluxo de calor antes da aplicação da isolamento; (
b) A espessura do isolamento a ser usado, sabendo-se que a temperatura do isolamento na face externa deve ser igual a
c) A redução ( em % ) do fluxo de calor após a aplicação do isolamento. (1143%)
11 - Deseja-se definir a potência de um ar-condicionado para atender a uma sala com
de largura e
de altura. Sabe-se que a temperatura do ar externo pode chegar a
e pretende-se manter a temperatura do ar interno de
. As paredes são compostas por camadas de
de pintura (
),
de reboco (
) e
de tijolos (
), e novamente reboco e pintura, com as mesmas espessuras. Na parte externa escoa um vento de
(ao longo do comprimento da
parede) e na parte interna o coeficiente de película é e a emissividade da parede é de 0,5 (desconsidere a transferência no piso, nas outras paredes e no teto). Dados:
,
.
parede) e na parte interna o coeficiente de película é