125 – Um ringue de patinação está localizado em um edifício onde o ar está a T a r = 20 ℃ ℃ e as paredes estão a T p a r e d e s = 25 ℃ . ℃ O Coeficiente de transferência de calor por convecção entre o gelo e o ar circundante é h = 10 W m 2 ⋅ K. A emissividade do gelo é ε = 0,95 . O calor latente de fusão do gelo é h f = 333,7K J / K g , e sua densidade é 0,920k g / m 3 . (a) Calcule a carga do sistema de refrigeração necessária para manter o gelo a T s = 0 ℃ ℃ em um ringue de gelo de 12m × 40m . (b) Quanto tempo levaria para derreter 3 mm de gelo da superfície do ringue, caso não seja fornecido resfriamento para a superfície e considerando-o isolado no fundo?

Enunciado

Dados fornecidos:

O calor é dissipado da superfície de um gelo derretido, modelado como superfície retangular.

Temperatura do ar,

Temperatura das paredes,

Emissividade do gelo,

Calor latente de fusão de gelo, é

Densidade do gelo,

O coeficiente de transferência de calor por convecção entre o derretimento do gelo e o ar é

Premissas consideradas:

Presume-se que as propriedades térmicas do gelo sejam constantes e haja perda de calor por convecção e radiação.

As propriedades térmicas do ar ambiente são consideradas constantes e funcionam como um gás ideal.

As mudanças de energia potencial e energia cinética são desprezíveis quando comparadas às mudanças de energia interna.

A transferência total de calor,

Superfície de transferência de calor do ringue de patinação no gelo,

Transferência de calor devido a radiação,

Transferência de calor devido a convecção,

Transferência de calor total,

A carga de refrigeração é .

b) Perda de calor devido ao derretimento de gelo,

Obs.: Repare que transformamos mm para metro, e para .

O tempo necessário para derreter,