A parede de um frigorífico consiste em três camadas: uma camada externa de tijolos comuns, com 25 cm de espessura, uma camada intermédia de cortiça com 10 cm de espessura e uma camada interior de cimento, 6 cm de espessura. As condutividades térmicas do materiais são
e
, respectivamente. A temperatura da superfície externa da parede é de
e a do interior é
. Calcular:
(a) taxa de estado estacionário de ganho de calor por unidade de área Resposta: 16.27
.
(a) taxa de estado estacionário de ganho de calor por unidade de área Resposta: 16.27
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a parede de um frigoboy com três camadas: tijolo, cortiça e cimento. A gente precisa calcular a taxa de ganho de calor por unidade de área no estado estacionário. Para isso, vamos usar os conceitos de condução de calor e resistência térmica. Vamos precisar das espessuras das camadas, das condutividades térmicas e das temperaturas das superfícies.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que, em estado estacionário, o calor que entra pela camada externa deve ser igual ao que sai pela interna. Para cada camada, a resistência térmica (
) é dada por:
Onde:
-
é a espessura da camada -
é a condutividade térmica do material
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de cada camada:
- Tijolos comuns:
- Cortiça:
- Cimento:
Passo 4
Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total (
):
Passo 5
A diferença de temperatura (
) entre as superfícies é:
Passo 6
Agora, usamos a fórmula da taxa de fluxo de calor (
) por unidade de área:
Resposta
A taxa de ganho de calor por unidade de área no estado estacionário é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Uma mangueira de jardim conectada a um bocal é usada para encher um balde de 10 galões. O diâmetro interno da mangueira é de 2 cm , e ele se reduz a
na saída do bocal. Se são necessários 50 s para encher o balde com água, determine (a) as vazões em volume e massa de água através da mangueira e (b) a velocidade média da água na saída do bocal.
Defina vazão mássica, vazão volumétrica e velocidade média. Faça a análise dimensional de cada uma.
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de espessura,
. O coeficiente de película superficial do lado da chama é
.K. A temperatura da chama é constante a
. Se o bocal estiver inicialmente a uma temperatura uniforme de
. Qual deve ser a duração da combustão para limitar a temperatura de funcionamento do aço a
? Resposta:
segundos
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escoa a
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e a temperatura da face inferior é de
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a. A taxa de calor transferido para o Óleo;
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c. Qual é o regime de escoamento a 5 metros da aresta frontal;
d. O Xcrítico.
a. A taxa de calor transferido para o Óleo;
b. O coeficiente convecção térmica;
c. Qual é o regime de escoamento a 5 metros da aresta frontal;
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