Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 186
186 – Um tanque esférico de aço de de diâmetro cheio com água com gelo a é enterrado em um local onde a condutividade térmica do solo é . A distância entre o centro do tanque e a superfície do solo é de .Considerando que a temperatura da superfície do solo é , determine a taxa de transferência de calor para água com gelo no tanque. Qual seria sua resposta se a temperatura do solo fosse e a superfície do solo fosse isolada?
Passo 1
O fator de forma para esta configuração é fornecido na Tabela.
A taxa constante de transferência de calor para o tanque pode ser determinada como:
Portanto, a taxa de transferência de calor é .
Passo 2
Se a temperatura do solo for 18 ° C com o isolamento na superfície lateral superior, depois de algum tempo o tanque alcançará o equilíbrio e atingirá a temperatura do solo. Portanto, em condições de estado estacionário, a temperatura do tanque é a mesma do solo e, portanto, a água gelada dentro do tanque se torna a água pura na forma líquida com uma temperatura de 18 ° C. Isso ocorre principalmente porque os solos podem ser considerados um corpo infinito e a temperatura do solo permanece a mesma.
Resposta
Portanto, a taxa de transferência de calor é .
Se a temperatura do solo for 18 ° C com o isolamento na superfície lateral superior, depois de algum tempo o tanque alcançará o equilíbrio e atingirá a temperatura do solo. Portanto, em condições de estado estacionário, a temperatura do tanque é a mesma do solo e, portanto, a água gelada dentro do tanque se torna a água pura na forma líquida com uma temperatura de 18 ° C. Isso ocorre principalmente porque os solos podem ser considerados um corpo infinito e a temperatura do solo permanece a mesma.