Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 169
169 – Reconsidere o Prob 3-168. É desejável isolar as paredes para diminuir a perda de calor em . Para a mesma temperatura da superfície interna, determine a espessura de isolamento e a temperatura da superfície externa se as paredes são isoladas com (a) espuma de poliuretano e (b) fibra de vidro .
Passo 1
Um isolamento deve ser adicionado a uma parede para diminuir a perda de calor em 90%. A espessura do isolamento e a temperatura da superfície externa da parede devem ser determinadas para dois materiais isolantes diferentes.
Premissas:
- A transferência de calor é constante.
- A transferência de calor é unidimensional.
- As condutividades térmicas são constantes.
- A transferência de calor por radiação é contabilizada no coeficiente de transferência de calor.
Propriedades:
As condutividades térmicas do gesso, tijolo, revestimento, espuma de poliuretano e fibra de vidro são de , , 1,40 ,respectivamente.
Passo 2
Área de transferência de calor:
Resistência térmica no caso da camada de gesso:
Resistência térmica no caso da camada de tijolo:
Resistência térmica no caso da camada do revestimento à base de cimento:
Passo 3
Resistência térmica devido a convecção:
Passo 4
Então a resistência térmica total será:
Passo 5
A taxa de transferência de calor para toda a parede pode ser calculada como:
Passo 6
- A transferência de calor após o isolamento com espuma de poliuretano, tem que ser de , por isso, temos que é ela dever ser:
A resistência total após o isolamento é:
A espessura do isolamento é determinada a partir da seguinte relação:
Substitua pelos valores conhecidos:
Passo 7
A temperatura da superfície externa pode ser obtida da seguinte maneira:
Substitua pelos valores conhecidos:
Passo 8
- A transferência de calor após o isolamento com fibra de vidro, tem que ser de , por isso, temos que é ela dever ser:
A resistência total após o isolamento é:
A espessura do isolamento é determinada a partir da seguinte relação:
Substitua pelos valores conhecidos:
Passo 9
A temperatura da superfície externa pode ser obtida da seguinte maneira:
Substitua pelos valores conhecidos:
Discussão: A temperatura da superfície externa é a mesma nos dois casos, pois a taxa de transferência de calor não muda.
Resposta
A temperatura da superfície externa é a mesma nos dois casos, pois a taxa de transferência de calor não muda.