Fenomeno dos transportes

EXERCICIO P.1.2.1 – Em uma indústria farmacêutica, pretende-se dimensionar uma estufa. Ela terá a forma cúbica de 1 m de lado e será construída de aço (k=40 kcal/h.m.ºC) com mm de espessura, isolada com lã de vidro (k=0,08 kcal/h.mºC) e revestida com plástico (k=0,2 kcal/h.mºC) de 10 mm de espessura. O calor será inteiramente gerado por resistências elétricas de 100 Ω, pelas quais passará uma corrente de 10 A (P =R.i²). Não pode ser permitida uma perda de calor superior a 10% do calor gerado. Sabendo-se que a temperatura nas faces das paredes, interna e externa, são respectivamente 300 º C e 20 º C pede-se:
DADO: 1W = 0,86 Kcal/h

a) A resistência térmica exigida na parede da estufa; b) A espessura da lã de vidro.

▲t = (300 – 20) = 280ºC
P = 100.(10)²
P = 100000
P = 8600 Kcal/h
10% = 860 Kcal/h

K(aço) = 40 kcal/h.mºC K(lã) = 0,08 kcal/h.mºC K(plást.) = 0,2 kcal/h.mºC
L(aço) = 0,01m L(lã) = ? L(plást.) = 0,01m
A(aço) = 6m² A(lã) = 6m² A(plást.) = 6m²

R = L / K.A

R(aço) = 0,01/40.6
R(aço) = 0,0000416 hºC/Kcal

R(lã) = L2 / 0,08.6
R(lã) = L2 / 0,48 hºC/Kcal

R plást.) = 0,01/0,2.6
R plást.) = 0,0083333 hºC/Kcal

q = ▲t / Req
860 = 280 / Req
Req = 0,326 hºC/Kcal (Resistencia térmica exigida na parede da estufa)

Req = R1 + R2 + R3
0,0326 = 0,000416 + L/0,48 + 0,0083333
L/0,48 = 0,0326 – 0,0087493
L = 152,1mm (Espessura da lã de vidro)

EXERCICIO P.1.2.2 – Um tubo de aço (k=35 kcal/h.m º C) tem diâmetro externo de 3’’, espessura de 0,2’’, 150m de comprimento e transporta amônia a -20ºC (convecção desprezível). Para isolamento do tubo existem duas opções: isolamento de espuma de borracha (k=0,13 kcal/h.m º C) de 3’’ de espessura e isolamento de isopor (k=0,24 kcal/h.m º C) de 2’’ de espessura. Por razões de ordem técnica o máximo fluxo de calor não pode ultrapassar 7000 kcal/h. Sabendo que a temperatura na face externa do isolamento é 40ºC, pede-se: a) As resistências térmicas dos isolantes; b) Calcule