Exercício de Transferência e calor massa

• Exercício 3.4. Uma parede de um forno é constituída de duas camadas : 0,20 m de tijolo refratário (k = 1,2 kcal/h.m.oC) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m.oC). A temperatura da superfície interna do refratário é 1675 oC e a temperatura da superfície externa do isolante é 145 oC. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, calcule :
a) o calor perdido por unidade de tempo e por m2 de parede;
b) a temperatura da interface refratário/isolante.

parede de refratário :
L1  0, 20 m k1  1, 2 Kcal h. m .o C parede de isolante :
L2  0,13 m
T1  1675o C

k 2  0, 15 Kcal h. m .o C
T3  145o C

a) Considerando uma área unitária da parede ( A=A1=A2=1 m2 ), temos :

T total 

q 

Rt

T1  T3
T1  T3
1675  145


L1
L2
0,20
0,13
Rref  Riso

 k1. A k2 . A 1,2  1 0,15  1



q  1480,6Kcal h p m 2



b) O fluxo de calor também pode ser calculado em cada parede individual. Na parede de refratário, obtemos :
T1  T2 T1  T2 k1. A


.T1  T2 
L1
Rref
L1
k1. A
1,2  1
1480,6 
 1675  T2 
0,20
T2  1428,2oC q 

• Exercício 3.5. Obter a equação para o fluxo de calor em uma parede plana na qual a condutividade térmica ( k ) varia com a temperatura de acordo com a seguinte função : k = a + b.T
Partindo da equação de Fourier, temos : dT dx q.dx  k. A.dT

q  k . A.

Agora k é uma função da temperatura, portanto não pode ser retirada para fora da integral. A integração da equação acima, entre os limites que podem ser verificados na figura 3.5, fica assim :
L

T2

0

T1

q. dx   A.

a  b.T dT

L
T2
T2 q. dx   A.a  dT  b  TdT 
 T1

0
T1





b

 q.L  0   A.a.T2  T1   . T22  T12 
2


b 2

 q.L  A.a.T1  T2   . T1  T22 
2


a. A
b. A 2
2
q 
.T1  T2  
. T1  T2
L
2.L









Configuração cilindrica onfiguraçam • Exercício 3.6. Um tubo de aço (k=22 Btu/h.ft.oF) de 1/2" de espessura e 10" de diâmetro externo é utilizado para conduzir ar aquecido. O tubo é isolado com 2