Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 25
Dois projetos de forno, como ilustrados e dimensionados no Problema 13.4, são usados para aquecer um corpo de prova em forma de disco . A potência fornecida aos fornos cônico e cilíndrico é de . O corpo de prova está localizado em uma grande sala a uma temperatura de e seu lado de baixo está termicamente isolado. Considerando todas as superfícies negras, determine a temperatura do corpo de prova, , e a temperatura da superfície interna do forno, , para cada um dos projetos. Na sua análise, use as expressões fornecidas no Problema 13.4 para os fatores de forma, e .
Passo 1
Aqui nós temos fornos cônicos e cilíndricos como ilustrado e dimensionado no Problema 13.4, fornecidos com potência de . E a peça de trabalho com parte traseira isolada, localizada em uma sala grande a .
A partir disso vamos encontrar a temperatura da peça de trabalho, , e a temperatura das superfícies internas dos fornos, . Use expressões para os fatores de exibição e fornecidos na declaração do Problema 13.4.
Passo 2
Para resolver essa questão vamos assumir:
(1) Superfícies difusas e pretas com radiosidades uniformes;
(2) A parte traseira da peça é perfeitamente isolada;
(3) Superfícies internas e laterais do forno cilíndrica tratadas como superfície única;
(4) Transferência de calor por convecção negligenciável;
(5) Sala comporta-se como um ambiente isotérmico grande.
Considerando a superfície do forno a peça de trabalho e o ambiente como um gabinete, a transferência líquida de radiação de e temos,
Para a peça:
Para o forno:
Onde,
E,
Passo 3
A partir das regras de soma em e , os fatores de forma e podem ser avaliados. Usando reciprocidade, pode ser avaliado.
Com,
Passo 4
Para temos,
Cone:
Cilindro:
Usando as equações anteriores no espaço de trabalho IHT, os resultados são: