A parede composta de um forno possui três materiais, dois dos quais com condutividade térmica, kA=20 W /(m K) e kC=50 W /(m K), e espessura LA=0,3 m, LB=0,15 m, e LC= 0,15 m TS, I=600 ^0 C, TS, 0=20^circ C, T infty=800^0 C, h=25 W /(m^2. K ). Considere que a radiação térmica é desprezível.
Determine:
c) O fluxo de calor pelo mecanismo convectivo.

Passo 1

Então, vamos lá! Temos uma parede de forno composta por três materiais diferentes. Dois desses materiais têm condutividades térmicas conhecidas: kA=20 W/(mcdot K) e kC=50 W/(mcdot K). As espessuras são LA=0,3 m, LB=0,15 m e LC=0,15 m. As temperaturas envolvidas são TS, I=600^circ C, TS, 0=20^circ C e T infty=800^circ C. A transferência de calor por radiação térmica é desprezível, e temos um coeficiente de convecção h=25 W/(m^2cdot K). Nosso objetivo aqui é determinar o fluxo de calor pelo mecanismo convectivo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa fluxo de calor convectivo. A convecção é a transferência de calor entre uma superfície e um fluido que está em movimento sobre ela. A fórmula básica para o fluxo de calor por convecção é:
q = h cdot A cdot (Tsuperfície - Tinfty) í
onde:
  • q é o fluxo de calor,
  • h é o coeficiente de convecção,
  • A é a área de transferência,
  • Tsuperfícieí é a temperatura na superfície,
  • Tinfty é a temperatura do fluido distante.

Passo 3

No nosso caso, precisamos identificar quais são as temperaturas envolvidas na convecção. A temperatura da superfície do lado interno do forno é TS, I=600^circ C e a temperatura do fluido distante é T infty=800^circ C. Parece que há uma transferência de calor de dentro para fora, mas geralmente consideramos a superfície externa em relação ao fluido. Vamos revisar os dados para garantir que estamos aplicando corretamente as temperaturas.

Passo 4

Considerando que a temperatura externa do forno é TS, 0=20^circ C e o fluido ambiente está a 800^circ C, parece que há um aquecimento externo. Porém, isso pode depender do contexto específico. Para simplificar, vamos assumir que a transferência de calor ocorre entre a superfície interna do forno e o ambiente externo. Então, usamos TS, I=600^circ C como a temperatura da superfície e T infty=800^circ C como a temperatura do fluido.

Passo 5

Agora, precisamos da área de transferência de calor, A. No enunciado, não foi fornecida uma área específica, então vamos considerar uma área genérica. Se o problema fornecer uma área, substituímos aqui. A fórmula fica então:
q = h cdot A cdot (TS,I - Tinfty)
Substituindo os valores que temos:
q = 25 cdot A cdot (600 - 800)
q = 25 cdot A cdot (-200)
Como fluxo de calor não pode ser negativo, isso indica que o calor está fluindo do ambiente para a superfície interna, e tomamos o valor absoluto:
q = 25 cdot A cdot 200
q = 5000 cdot A

Resposta

O fluxo de calor pelo mecanismo convectivo é q = 5000 cdot A W, onde A é a área de transferência de calor.

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