engenharia

5. Uma operação importante na indústria de cerâmica é o tratamento térmico que deve ocorrer em fornos a altas temperaturas. Para avaliar e supervisionar de maneira eficiente a operação desses fornos é importante conhecer como acontece a transferência de calor nesses equipamentos, em suas diferentes formas, como a condução e a convecção. Suponha que uma fábrica de materiais cerâmicos tem como parte de seu processo um forno retangular que é isolado do meio externo por 2 camadas, que formam a sua parede. A primeira camada de espessura L1 está em contato com o material que está dentro do forno e é constituída de material refratário especial (k = 0,50 W/m°C). A segunda camada é constituída de um material isolante (k = 0,1 W/m°C) e tem espessura L2. A temperatura na face interna do forno (Tint) é igual a 925°C e a temperatura ambiente (Tamb) é igual a 25°C. O fluxo de calor através da parede do forno (Q) é constante e igual a 1000 W/m2 e a espessura total da parede é de 0,30 m. São dadas as seguintes expressões matemáticas: (ENADE – 2011 GRUPO IV)

em que: k é a condutividade térmica; h é o coefi ciente de transferência térmica (h = 10 W/m2 °C para o ar);
R é a resistência a transferência de calor;
Com base na situação-problema acima e considerando que a área A é igual a 1 m2, faça o que se pede nos itens a seguir.
a) Esboce um desenho que represente o circuito térmico equivalente, ou seja, o circuito formado pela resistência à transferência de calor entre a parte interna do forno e o meio externo, usando analogia com resistências elétricas.
b) Determine a espessura de cada uma das camadas que formam a parede do forno.
c) Determine a temperatura da superfície externa das camadas.