Uma parede de um forno é constituída internamente de Tijolo Refratário de Magnesita de 90 mm de espessura, seguida de placa de cimento-amianto com 5mm de espessura e de placa de aço Inox do tipo AISI 1010 de ¼” de espessura. Sabendo que a temperatura interna do forno é de 649°C e a do ambiente externo média é de 27°C, determinar o fluxo de calor do forno para o meio externo, por Condução.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma parede de forno feita de três camadas: tijolo refratário de magnesita, cimento-amianto e aço inox. A gente precisa calcular quanto de calor está passando dessa parede para o ambiente externo por condução térmica. Pra resolver isso, vamos usar a teoria de condução de calor, especificamente a fórmula do fluxo de calor através de camadas em série. Precisamos saber as espessuras das camadas, as temperaturas interna e externa, e as condutividades térmicas dos materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a diferença de temperatura entre o interior do forno e o ambiente externo. A temperatura interna é de 649°C e a externa é de 27°C.
Passo 3
Agora, precisamos considerar as três camadas da parede e suas respectivas espessuras e condutividades térmicas. As condutividades térmicas (
) típicas são:
- Tijolo Refratário de Magnesita:
- Cimento-Amianto:
- Aço Inox AISI 1010:
As espessuras (
) são:
- Tijolo:
- Cimento-Amianto:
- Aço Inox:
de polegada ≈
Passo 4
Vamos calcular a resistência térmica de cada camada usando a fórmula:
Então:
-
Resistência do Tijolo:
-
Resistência do Cimento-Amianto:
-
Resistência do Aço Inox:
Passo 5
Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total:
Por fim, usamos a diferença de temperatura para encontrar o fluxo de calor por unidade de área:
Resposta
O fluxo de calor do forno para o meio externo por condução é aproximadamente 10.845 W/m².