Uma linha de elementos aquecedores cilíndrico, regularmente espaçados, é usada para manter uma parede de um forno, dotada de isolamento térmico, a uma temperatura de . A parede oposta encontra-se a uma temperatura uniforme de .
A parede isolada troca calor por convecção com ar a , com um coeficiente convectivo de . Considerando que as paredes e os elementos aquecedores sejam negros, estime a temperatura de operação exigida para os elementos.
Passo 1
Analisando somente o balanço de energia na parede isolada, temos que:
Onde . Onde é o fluxo térmico que sai da parede isolada para os elementos aquecedores, e é o fluxo térmico que sai da parede isolada para a parede oposta.
Dessa forma:
Precisamos dos fatores de forma pra resolver a nossa vida.
Passo 2
Pela regra da adição, temos que:
O fator de forma é dado pela seguinte equação tabelada:
Substituindo os valores:
Passo 3
Assim, a temperatura dos elementos será:
Substituindo os valores:
