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:
²

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 )
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. ( )
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%)
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: , .