ATPS Transferência de Calor

Exercício 1- Um tubo de aço (k=22 Btu/h.ft.°F) de ½” de espessura e 10” de diâmetro externo é utilizado para conduzir ar aquecido. O tubo é isolado com 2 camadas de materiais isolantes; a primeira de isolante de alta temperatura (k=0,051 Btu/h.ft.°F) com espessura de 1” e a segunda com isolante a base de magnésia (k=0,032 Btu/h.ft.°F) também com espessura de 1”. Sabendo que estando a temperatura de superfície interna do tubo a 1000 °F, a temperatura da superfície externa do segundo isolante fica em 32 °F, pede-se: a-) Determine o fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo: b-) Determine a temperatura da interface entre os dois isolantes: c-) Compare os fluxos de calor se houver uma troca de posicionamento dos dois isolantes:

DADOS:

T1 = 1000 °F
T4 = 32 °F ka = 22 Btu/h.ft.° kiso = 0,051 Btu/h.ft.°F km = 0,032 Btu/h.ft.°F r1 = 5” – ½” = 4,5” = 4,5/12 ft r2 = 5” = 5/12 ft r3 = 5” + 1” = 6” = 6/12 ft r4 = 6” + 1” = 7” = 7/12” ft

L = 1 ft

a -)

b -)

c -) Não haverá diferença no fluxo, pois a vairável é a soma das resistências

Exercício 2 - No interior de uma estufa de alta temperatura os gases atingem 650 oC. A parede da estufa é de aço, tem 6mm de espessura e fica em um espaço fechado onde há risco de incêndio, sendo necessário limitar uma temperatura da superfície em 38oC. Para minimizar os custos de isolação, dois materiais serão usados: primeiro, isolante de alta temperatura (mais caro, com k = 0,0894 kcal/hm oC, aplicado sobre o aço de k = 37,24 kcal/hm oC) e depois, magnésio (mais barato, com k = 0,0670 kcal/hm oC) externamente. A temperatura máxima suportada pelo magnésio é 300oC. Pede-se:
a) Especificar a espessura de cada material isolante (em cm);(em = 4,88 cm; ei = 8,67 cm)
b) Sabendo que o custo do isolante de alta temperatura, por cm de espessura colocado, é 2 vezes o do magnésio, calcular a elevação percentual de custo se apenas o isolante de alta temperatura fosse utilizado.(36,6%)