Trocadores de calor são dispositivos usados para aumentar ou reduzir a temperatura de um fluido através de outro fluido em temperatura adequada. Para garantir um bom desempenho, é importante que as resistências térmicas por convecção e condução do circuito entre o fluido externo e o fluido interno sejam as mais baixas possíveis. Como o coeficiente global de transferência de calor, U, é o inverso da soma das resistências, é possível compensar uma resistência térmica alta com outra bem mais baixa? Explique.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Estamos falando sobre trocadores de calor, que são dispositivos usados para aumentar ou diminuir a temperatura de um fluido usando outro fluido com a temperatura adequada. O foco aqui é entender como as resistências térmicas por convecção e condução afetam o desempenho do trocador de calor. Para resolver isso, vamos precisar entender a relação entre o coeficiente global de transferência de calor ( U) e as resistências térmicas envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o coeficiente global de transferência de calor ( U) é uma medida de quão eficientemente o calor é transferido entre os dois fluidos no trocador. Ele está relacionado às resistências térmicas no caminho do calor.
A fórmula que relaciona U com as resistências térmicas ( R) é:
U = 1Rtotal
onde
Rtotal = R1 + R2 + R3 + dots
Aqui, cada R representa uma resistência térmica diferente, como a resistência por convecção no fluido interno, a resistência por condução na parede do trocador, e a resistência por convecção no fluido externo.

Passo 3

Agora, vamos analisar o que acontece quando temos diferentes valores de resistências térmicas. Se uma das resistências ( R1) for alta, isso pode limitar a transferência de calor, já que está no denominador da fração que define U. Por outro lado, se outra resistência ( R2) for muito baixa, ela contribui pouco para o Rtotal.

Passo 4

Para compensar uma resistência térmica alta com uma muito baixa, precisamos ver como elas se somam. Suponha que R1 seja muito grande e R2 seja muito pequeno. A soma Rtotal = R1 + R2 ainda será dominada por R1, já que R2 é insignificante em comparação.
Isso significa que uma resistência muito baixa não consegue “neutralizar” uma resistência alta. O Rtotal continuará sendo alto devido a R1, resultando em um U baixo. Portanto, não é possível compensar uma resistência térmica alta apenas com outra muito baixa.

Passo 5

Além disso, tentar ter resistências muito baixas em alguns pontos pode exigir materiais mais caros ou condições operacionais mais rigorosas, o que nem sempre é viável.

Resposta

Não, não é possível compensar uma resistência térmica alta com outra muito baixa. A resistência térmica total é a soma das resistências individuais, e uma alta resistência continuará dominando, mantendo o coeficiente global de transferência de calor U baixo.

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