Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 187
187 – Uma barra de 12 cm de comprimento com seção transversa quadrada, como a mostrada na Fig. P3-187, é constituída por uma camada de cobre de de espessura e uma camada de epóxi composto de de espessura. Calcule a taxa de transferência de calor sob força motriz térmica de , quando a direção da transferência de calor unidimensional permanente é (a) da frente para trás (ou seja, ao longo do comprimento), (b) da esquerda para a direita e (c) de cima para baixo.
Passo 1
- Ao longo da direção do comprimento, determine a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
- Da esquerda para a direita, calcule a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
- Da direção de cima para baixo, calcule a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
Escreva a equação da resistência térmica da barra de cobre:
Aqui, é o comprimento da barra, é a condutividade térmica do cobre e é a área da superfície normal à transferência de calor.
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Escreva a equação para a barra da camada de epóxi:
Passo 2
Como as duas resistências são paralelas, calcule a resistência total da seguinte maneira:
Calcule a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
Aqui está a diferença de temperatura.
Portanto, a transferência de calor da frente para trás é
Passo 3
Calcule a resistência térmica da barra de cobre.
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Escreva a equação para a barra da camada de epóxi:
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Passo 4
Como as duas resistências são em série, calcule a resistência total da seguinte maneira:
Calcule a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
Aqui está a diferença de temperatura.
Portanto, a transferência de calor da frente para trás é
Passo 5
Calcule a resistência térmica da barra de cobre.
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Escreva a equação para a barra da camada de epóxi:
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
Passo 2
Como as duas resistências são em série, calcule a resistência total da seguinte maneira:
Calcule a taxa de transferência de calor da seguinte maneira:
Aqui está a diferença de temperatura.
Portanto, a transferência de calor da frente para trás é