Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 26
26 - Um forno cúbico para fusão de vidro tem dimensões externas de de lado e é construído com tijolos refratários, com espessura e condutividade térmica . As laterais e o topo do forno estão expostos ao ar ambiente a , com a convecção natural caracterizada por um coeficiente médio . A base do forno encontra-se sobre uma plataforma, que permite a exposição de uma grande parte da sua superfície ao ar ambiente, e, em uma primeira aproximação, um coeficiente convectivo de pode ser também admitido. Sob condições de operação nas quais gases da combustão mantêm as superfícies internas do forno a , qual é a perda de calor no forno?
Passo 1
Desenhe o diagrama do circuito térmico do recipiente.
Passo 2
Vamos calcular a área da superfície externa do forno cúbico.
Aqui W é a largura do forno para fusão de vidro cúbico.
Substituindo por .
Passo 3
Vamos agora, calcular a resistência por convecção.
Aqui, é o coeficiente de transferência de calor por convecção.
Passo 4
Calcule a área interna da parede do plano do forno (a base).
Aqui, é a largura da parede do forno e a é a espessura da parede de tijolos refratários.
Calcule o fator de forma para paredes planas.
Aqui, é a área interna da parede do plano do forno e é a espessura da parede de tijolos refratários.
Passo 5
Obtenha a relação para o fator de forma das arestas do forno na tabela 4.1 (fatores de forma de condução e taxas de calor de condução sem dimensão para sistemas selecionados).
Aqui é a largura da parede interna do forno.
Passo 6
Obtenha a relação para o fator de forma dos cantos do forno na tabela 4.1 (fatores de forma de condução e taxas de calor de condução sem dimensão para sistemas selecionados).
Aqui, é a espessura da parede de tijolos refratários.
Passo 7
Para determinar o fator de forma do forno de fusão cúbico, o efeito de condução através de seis seções de parede do plano, doze arestas e oito cantos devem ser levados em consideração.
Calcule o fator de forma total do forno.
Aqui, é o fator de forma da parede do plano do forno, é o fator de forma das arestas do forno e é o fator de forma dos cantos do forno.
Calcule as resistências de condução bidimensionais.
Aqui, é o fator de forma total do forno para a condução bidimensional e é a condutividade térmica.
Passo 8
Agora que temos todos os dados, podemos calcular a perda de calor do forno.
Aqui, é a temperatura da superfície interna do forno, é a temperatura do ar ambiente.
Portanto, a perda de calor do forno é .