Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 57
Uma parede de 10 cm de espessura deve ser construída com vigas de madeira de 2,5 m de comprimento com seção transversal de Em algum momento, o construtor ficou sem as vigas e começou a usar pares de vigas de madeira de 2,5 m de comprimento com seção transversal de pregadas uma na outra. Os pregos de aço manganês são de 10 cm de comprimento e 0,4 cm de diâmetro. Um total de 50 pregos é usado para conectar as duas vigas, que são montados na parede de tal forma que os pregos atravessem a parede. A diferença de temperatura entre as superfícies interna e externa da parede é de 8°C. Supondo que a resistência de contato térmico entre as duas camadas seja insignificante, determine a taxa de transferência de calor:
- Através da viga sólida;
- Através de um par de vigas de mesmo comprimento e largura pregadas uma a outra;
- Determine também a condutividade efetiva do par de vigas pregadas.
Passo 1
Bora pra mais uma galera??
Claro que sim!!
Na viga sólida nós teremos apena uma resistência à transferência de calor, certo?
Para a letra a temos a viga com 2,5 m de altura e 0,1 m de comprimento, então vamos calcular a área:
E a resistência?
Lembrando que:
Substituímos:
E como calculamos a taxa de transferência de calor?
Lançando nossos dados:
Como a variação em graus Celsius é a mesma que a variação em kelvin:
Tranquilo até aqui ?!
Passo 2
Bora pra letra b !!
Quando nós temos o par de vigas unidos pelos pregos devemos analisar a resistência total, referente aos dois pedaços de madeira e aos pregos, certo?
Se elas estão em paralelo:
Começando pela resistência dos 50 pregos, a área será:
E a resistência:
Como as duas vigas terão o mesmo tamanho da viga anterior a nova resistência deverá levar em conta que a nova área será a área da viga inteira menos os preguinhos, né?
Na fórmula:
Bora colocar na resistência total, tá bom?
Para o calor:
Como a variação em graus Celsius é a mesma que a variação em kelvin:
Passo 3
Vamos para a última letra galerinhaaa !!
Antes de qualquer coisa, como nós calculamos a condutividade efetiva?
Simples !! Basta usarmos a fórmula:
Isolamos para facilitar:
Usando o fluxo de calor que achamos na letra b para as placas pregadas, o seu comprimento e a área aproximada de
Gostaram?