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 (
K) no lado do líquido. A resistência de contato entre o óxido e o aço é de 0,05
.
a) Esboce o circuito térmico equivalente que representa a situação apresentada.
a) Esboce o circuito térmico equivalente que representa a situação apresentada.
Passo 1
Vamos começar resumindo o que a questão nos apresenta. Temos uma parede composta que separa dois ambientes: um com gases de combustão a
e outro com um líquido refrigerante a
. A transferência de calor ocorre através dessa parede, que possui diferentes materiais e resistências. Para resolver essa questão, vamos precisar entender como modelar essa situação usando o conceito de circuito térmico equivalente, que representa as diferentes resistências ao fluxo de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as resistências ao fluxo de calor nessa parede composta. Existem três tipos principais de resistência que devemos considerar:
- Resistência por Convecção no Lado do Gás (
): Essa resistência está relacionada à transferência de calor do gás para a primeira camada da parede. - Resistência por Condução na Camada de Óxido de Berílio (
): Refere-se à transferência de calor através da camada de óxido de berílio. - Resistência de Contato (
): É a resistência adicional devido à interface entre o óxido de berílio e o aço inoxidável. - Resistência por Condução na Placa de Aço Inoxidável (
): Relaciona-se à transferência de calor através da placa de aço inoxidável. - Resistência por Convecção no Lado do Líquido (
): Essa resistência está ligada à transferência de calor do aço inoxidável para o líquido refrigerante.
Passo 3
Agora, vamos representar essas resistências no circuito térmico equivalente. No circuito térmico, cada resistência ao fluxo de calor é representada por um resistor. Como todas essas resistências estão uma após a outra no caminho do fluxo de calor, elas serão conectadas em série.
Portanto, o circuito térmico será composto da seguinte forma:
-
: Representa a resistência por convecção no lado do gás. -
: Representa a resistência por condução na camada de óxido de berílio. -
: Representa a resistência de contato entre o óxido e o aço. -
: Representa a resistência por condução na placa de aço inoxidável. -
: Representa a resistência por convecção no lado do líquido.
Resposta
O circuito térmico equivalente consiste em cinco resistências conectadas em série na seguinte ordem: resistência por convecção no lado do gás (
), resistência por condução na camada de óxido de berílio (
), resistência de contato entre o óxido e o aço (
), resistência por condução na placa de aço inoxidável (
) e resistência por convecção no lado do líquido (
).
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.