Uma parede composta separa gases de combustão a
de um líquido refrigerante a
, com coeficientes de transferência de calor no lado do gás e no do líquido iguais a 50 e
. A parede é composta por uma camada de espessura igual a 10 mm de óxido de berílio (
) no lado do gás e uma placa de 20 mm de espessura de aço inoxidável AISI 304 (
) no lado do líquido. A resistência de contato entre o óxido e o aço é de 0,05
.
b) Qual é a taxa de perda de calor por unidade de área da superfície na parede composta? Resp. 31832,80 W/m²
b) Qual é a taxa de perda de calor por unidade de área da superfície na parede composta? Resp. 31832,80 W/m²
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma parede que separa um gás muito quente (2400 °C) de um líquido bem mais frio (100 °C). A gente precisa calcular quanta energia em forma de calor está passando por essa parede por metro quadrado. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução e convecção, além de considerar as resistências térmicas dos materiais que compõem a parede. Vamos precisar das propriedades térmicas dos materiais e das temperaturas envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos organizar os dados que temos:
- Temperatura do gás,
- Temperatura do líquido,
- Coeficiente de transferência de calor por convecção no lado do gás,
- Coeficiente de transferência de calor por convecção no lado do líquido,
- Espessura do óxido de berílio,
- Condutividade térmica do óxido de ber��lio,
- Espessura do aço inoxidável,
- Condutividade térmica do aço inoxidável AISI 304,
- Resistência de contato entre o óxido e o aço,
Passo 3
Vamos calcular as resistências térmicas de cada parte da parede. A resistência térmica total vai ser a soma das resistências de convecção nos dois lados, das resistências dos materiais e da resistência de contato.
A fórmula para resistência térmica por condução é:
E para convecção:
Passo 4
Resistência de convecção no lado do gás:
Resistência de convecção no lado do líquido:
Passo 5
Resistência por condução no óxido de berílio:
Resistência por condução no aço inoxidável:
Passo 6
Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total da parede:
Passo 7
Com a resistência total, podemos calcular a taxa de perda de calor por unidade de área usando a fórmula:
Onde
Então:
Resposta
A taxa de perda de calor por unidade de área da superfície na parede composta é aproximadamente 31.832,80 W/m².