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3.3. ANALOGIA ENTRE RESISTÊNCIA TÉRMICA E RESISTÊNCIA ELÉTRICA


Dois sistemas são análogos quando eles obedecem a equações semelhantes. Isto significa que a equação de descrição de um sistema pode ser transformada em uma equação para outro sistema pela simples troca dos símbolos das variáveis. Por exemplo, a equação 3.6 que fornece o fluxo de calor através de uma parede plana pode sercolocada na seguinte forma :

[pic] (3.7)

O denominador e o numerador da equação 3.7 podem ser entendidos assim :

( T ) , a diferença entre a temperatura da face quente e da face fria, consiste no potencial que causa a transferência de calor

( L / k.A ) é equivalente a uma resistência térmica (R) que a parede oferece àtransferência de calor

Portanto, o fluxo de calor através da parede pode ser expresso da seguinte forma :

[pic] (3.8)

Se substituirmos na equação 3.8 o símbolo do potencial de temperatura T pelo de potencial elétrico, isto é, a diferença de tensão U, e o símbolo da resistência térmica R pelo da resistência elétrica Re, obtemos a equação 3.9 ( lei de Ohm ) para i, a intensidade de correnteelétrica :

[pic] (3.9)

Dada esta analogia, é comum a utilização de uma notação semelhante a usada em circuitos elétricos, quando representamos a resistência térmica de uma parede ou associações de paredes. Assim, uma parede de resistência R, submetida a um potencial T e atravessada por um fluxo de calor [pic], pode ser representada assim :[pic]
[ figura 3.6 ]


3.4. ASSOCIAÇÃO DE PAREDES PLANAS EM SÉRIE


Consideremos um sistema de paredes planas associadas em série, submetidas a uma fonte de calor , de temperatura constante e conhecida, de um lado e a um sorvedouro de calor do outro lado, também de temperatura constante e conhecida. Assim, haverá a transferência de um fluxo de calor contínuo no regime permanente através daparede composta. Como exemplo, analisemos a transferência de calor através da parede de um forno, que pode ser composta de uma camada interna de refratário ( condutividade k1 e espessura L1), uma camada intermediária de isolante térmico ( condutividade k2 e espessura L2) e uma camada externa de chapa de aço ( condutividade k3 e espessura L3). A figura 3.7 ilustra o perfil de temperatura ao longo daespessura da parede composta :
[pic]
[ figura 3.7 ]
O fluxo de calor que atravessa a parede composta pode ser obtido em cada uma das paredes planas individualmente :

[pic] (3.10)

Colocando em evidência as diferenças de temperatura em cada uma das equações 3.10 e somando membro a membro, obtemos:



[pic] (3.11)

Colocando em evidência o fluxo decalor [pic] e substituindo os valores das resistências térmicas em cada parede na equação 3.1 , obtemos o fluxo de calor pela parede do forno :

[pic]
[pic] ( eq. 3.12 )

Portanto, para o caso geral em que temos uma associação de paredes n planas associadas em série o fluxo de calor é dado por :
[pic] (3.13)



3.5. ASSOCIAÇÃO DE PAREDES PLANASEM PARALELO


Consideremos um sistema de paredes planas associadas em paralelo, submetidas a uma fonte de calor , de temperatura constante e conhecida, de um lado e a um sorvedouro de calor do outro lado, também de temperatura constante e conhecida, do outro lado. Assim, haverá a transferência de um fluxo de calor contínuo no regime permanente através da parede composta. Como exemplo,analisemos a transferência de calor através da parede de um forno, que pode ser composta de uma metade inferior de refratário especial ( condutividade k2 ) e uma metade superior de refratário comum ( condutividade k1 ), como mostra a figura 3.8. Faremos as seguintes considerações :

Todas as paredes estão sujeitas a mesma diferença de temperatura;

As paredes podem ser de materiais e/ou...
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