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.
De

Passo 3

Agora, precisamos considerar as três camadas da parede e suas respectivas espessuras e condutividades térmicas. As condutividades térmicas ( k) típicas são:
  • Tijolo Refratário de Magnesita: k1 = 1.8 , W/(m·°C)
  • Cimento-Amianto: k2 = 0.7 , W/(m·°C)
  • Aço Inox AISI 1010: k3 = 50 , W/(m·°C)
As espessuras ( L) são:
  • Tijolo: L1 = 90 , mm = 0.09 , m
  • Cimento-Amianto: L2 = 5 , mm = 0.005 , m
  • Aço Inox: L3 = 14 de polegada ≈ 6.35 , mm = 0.00635 , m

Passo 4

Vamos calcular a resistência térmica de cada camada usando a fórmula:
R = Lk
Então:
  • Resistência do Tijolo:
    R1 = 0.091.8 = 0.05 , °C/W/m² ²
  • Resistência do Cimento-Amianto:
    R2 = 0.0050.7 approx 0.00714 , °C/W/m² ²
  • Resistência do Aço Inox:
    R3 = 0.0063550 approx 0.000127 , °C/W/m² ²

Passo 5

Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total:
Rtotal = R1 + R2 + R3 = 0.05 + 0.00714 + 0.000127 approx 0.05727 , °C/W/m² ²
Por fim, usamos a diferença de temperatura para encontrar o fluxo de calor por unidade de área:
QA = De²

Resposta

O fluxo de calor do forno para o meio externo por condução é aproximadamente 10.845 W/m².

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