Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 171
O gerador de potência elétrica de um satélite em órbita é composto por uma fonte de calor cilíndrica e longa, feita de urânio, que se encontra no interior de um recipiente de seção transversal quadrada. A única forma do calor gerado pelo urânio deixar o recipiente é através de quatro filas de módulos termoelétricos do Exemplo 3.13. Os módulos termoelétricos geram potência elétrica e também emitem radiação para o espaço, caracterizado por . Considere a situação na qual há 20 módulos em cada fila, ou seja, um total de módulos. Os módulos estão ligados em série com uma carga elétrica de e tem uma emissividade de . Determine a potência elétrica gerada para , e . Também determine as temperaturas superficiais dos módulos para as três taxas de geração de energia térmica.
Passo 1
Fala aí! Vamos resolver essa questão? Partiu!
Determinar a potência elétrica gerada para as diferentes taxas de geração… Vamos nessa!
Agora vamos lembrar que para calcular nossa potência podemos usar a fórmula:
Então precisamos encontrar esse , beleza? Pra isso precisamos do:
Agora precisaremos usar as equações 3.125 e 3.126 do livro… Tudo em prol da corrente, vamos lá:
Passo 2
Agora vamos encontrar quem é o nosso :
O também é uma função de , então vamos substituí-lo:
Se a nossa energia produzida é igual a nossa energia dissipada, vamos ter que:
Passo 3
E ainda está faltando o nosso , não podemos esquecer dele! Podemos encontrar ele por essa equação aqui olha só:
Vamos começar com o nosso , ok?
Para o nosso , o será:
E por último, para o nosso , o será:
Nós temos três valores de , então vamos ter três valores diferentes de e de e de , certo?
Passo 4
Agora podemos montar o que achamos em um sistema de três equações e três incógnitas, começando pelo primeiro valor de , olha só:
Sistema a gente já está acostumado a resolver, né? Apesar deste ser mais complexo, a gente consegue tranquilo… E resolvendo esse carinha aí vamos ter que:
Agora é só retornar lá na nossa equação da potência:
Passo 5
Agora vamos para o segundo valor de , repetindo o mesmo procedimento…
Montar o sisteminha:
Resolvendo vamos ter que:
E usando a equação da potência:
E pra fechar…
Passo 6
Vamos para o terceiro valor de , repetindo o mesmo processo…
Montar o sisteminha:
Resolvendo teremos:
E usando a equação da potência:
Uhull! Conseguimos!
Resposta
Para :
Para :
Para :