Problema 3 72 7ed 3 62

Problema 3-72 (7 ed)

1 Dados: • Uma parede esférica composta de raio interno r1 = 0,25 m é construída com uma camada de chumbo de raio externo r2 = 0,30 m e uma camada de aço inoxidável AISI 302 de raio externo r3 = 0,31 m. No seu interior há rejeitos radioativos que geram calor a uma taxa de . É proposto submergir o recipiente em águas oceânicas que estão numa temperatura de T∞ = 10 °C e propiciam um coeficiente convectivo de h = 500 W/(m2·K) na superfície externa do recipiente.

2 Determinar:
• Há algum problema relativo ao aspecto térmico associado à proposta? Ou seja, o chumbo suportará a temperatura sem fundir?

Mapa mundial de lixo radioativo http://www.worldmapper.org/index.html

3 Esquema (modelo):

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Hipóteses:
Estado estacionário
Propriedades constantes
Condução unidimensional radial
Resistências de contato desprezíveis (equilíbrio térmico nas interfaces)
• Efeitos de radiação desprezíveis

5 Propriedades:
• Tabela A-1: Chumbo a 300 K k = 35,3 W/(m·K) e ponto de fusão = 601 K
• Aço Inox AISI 302 a 300 K k = 15,1 W/(m·K)
6 Análise:
• Balanço de energia em sistema fechado, em regime permanente O circuito térmico é composto por DUAS resistências condutivas e
UMA resistência convectiva em SÉRIE

o ponto de vista térmico não há problema com esta proposta chumbo não irá fundir.

7 – Discussão:
• A hipótese de resistência de contato desprezível exige que na fabricação do recipiente seja dada atenção para que haja um ótimo contato entre as superfícies • Uma camada de material protetor deve ser colocada em torno do aço para evitar uma possível corrosão com o tempo