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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 20

Uma fornalha de formato cúbico, com dimensões externas de 0,35   m , é construída com tijolos refratários. Sendo a espessura da parede igual a 50   m m , a temperatura da superfície interna igual a 600 ° C e a da superfície externa a 75 ° C , calcule a perda de calor na fornalha.

Passo 1

Primeiramente, sabendo que a fornalha tem um formato cúbico, devemos saber que temos de considerá-la composta por:

6   P a r e d e s   P l a n a s

12   A r e s t a s

8   V é r t i c e s

Passo 2

A partir da Tabela 4.1 “Fatores de forma de condução e taxas de calor de condução sem dimensão para sistemas selecionados” obteremos o fator de forma para cada um dos componentes da fornalha:

S p a r e d e = A L = D 2 L

S a r e s t a = 0,54 D

S v é r t i c e = 0,15 L

Dados:

L = 50   m m = 0,05   m ;

D = 0,25   m .

Temos:

S p a r e d e = 0,25 2 0,05 = 1,25   m

S a r e s t a = 0,54 ⋅ 0,25 = 0,14   m

S v é r t i c e = 0,15 ⋅ 0,05 = 0,008   m

Passo 3

Desse modo, a perda de calor na fornalha se dá por:

q = S k ( T 1 - T 2 )

Expandindo:

q = 6 S p a r e d e + 12 S a r e s t a + 8 S v é r t i c e k ( T 1 - T 2 )

Dados:

k = 1,1   W / ( m ⋅ K ) - T a b e l a   A . 3 ,   T i j o l o s   r e f r a t á r i o s ,   T i j o l o   d e   A r g i l a ,   1600   K ;

T 1 = 600 ° C = 873   K ;

T 2 = 75 ° C = 348   K .

Temos:

q = 6 ⋅ 1,25 + 12 ⋅ 0,14 + 8 ⋅ 0,008 ⋅ 1,1 ⋅ ( 873 - 348 )

q = 5338,4   W ≅ 5,34   k W

Resposta

q ≅ 5,34   k W

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