Uma parede composta é formada por 10 mm de gesso, 50 mm de uretano, 10 mm de madeira. As temperaturas interna e externa são
, sendo os coeficientes de convecção externo
e interno
. Qual a carga térmica para uma área de
? Quais as temperaturas das interfaces gesso-uretano e uretano-madeira? Quais as temperaturas das faces interna e externa da parede?
Dados:
Dados:
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma parede composta por três camadas: 10 mm de gesso, 50 mm de uretano e 10 mm de madeira. As temperaturas dentro e fora da parede são
e
, respectivamente. Além disso, temos os coeficientes de convecção nas superfícies interna e externa.
Conteúdo da matéria: Transferência de calor através de paredes compostas, utilizando o conceito de resistência térmica.
O que vamos precisar para resolver:
- Calcular resistências térmicas de condução e convecção.
- Somar as resistências para encontrar a resistência total.
- Usar a diferença de temperatura e a resistência total para encontrar a carga térmica.
- Determinar as temperaturas nas interfaces das camadas.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as espessuras das camadas de milímetros para metros, já que as unidades de condutividade térmica estão em
.
Passo 3
Vamos calcular as resistências térmicas de convecção nas superfícies interna e externa usando a fórmula:
Onde:
-
é o coeficiente de convecção. -
é a área (1 m²).
Para a superfície interna (
):
Para a superfície externa (
):
Passo 4
Agora, vamos calcular as resistências térmicas de condução para cada material usando a fórmula:
Onde:
-
é a espessura do material. -
é a condutividade térmica. -
é a área (1 m²).
Para o gesso (
):
Para o uretano (
):
Para a madeira (
):
Passo 5
Com todas as resistências térmicas calculadas, vamos somá-las para encontrar a resistência térmica total da parede composta. As resistências em série se somam diretamente:
Passo 6
Agora, vamos calcular a carga térmica usando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior e a resistência térmica total:
A diferença de temperatura (
):
Então,
Passo 7
Para encontrar as temperaturas das interfaces, vamos calcular a queda de temperatura em cada resistência.
A queda de temperatura em cada resistência é dada por:
- Entrada (superfície interna):
- Gesso:
- Uretano:
- Madeira:
Resposta
A carga térmica para uma área de
é de aproximadamente
. As temperaturas das interfaces são
entre o gesso e o uretano e
entre o uretano e a madeira. As temperaturas das faces interna e externa da parede são
e
, respectivamente.
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de diâmetro contém um líquido a
, sendo a temperatura do ambiente
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.
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tubo? Se uma camada de 50 mm de magnesita (
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b) A condução é o único mecanismo de transferência de calor em sólidos.
b) A condução é o único mecanismo de transferência de calor em sólidos.