Fetrans

EXERCÍCIOS PROPOSTOS :

• Exercício 3.11. Um tubo condutor de vapor de diâmetro interno 160 mm e externo 170 mm é

coberto com duas camadas de isolante térmico. A espessura da primeira camada é 30 mm e a

da segunda camada é 50 mm. As condutividades térmicas R1, R2, R3 do tubo e das

camadas isolantes são 50, 0,15 e 0,08 kcal/h.m.oC, respectivamente. A temperatura da

superfície interna do tubo de vapor é 300 oC e a da superfície externa do segundo isolante é 50

oC. Calcular :

a) O fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo.

b) A temperatura nas interfaces das camadas.

• Exercício 3.12. Um reservatório esférico destinado a encerrar oxigênio líquido, tem raio

interno igual a 1,5 m e é feito de vidro com espessura igual a 0,03 m ( k = 0,6 kcal/h.m.oC ). O

reservatório é revestido externamente por uma camada de lã de vidro de espessura igual a 0,35

m ( k = 0,03 kcal/h.m.oC ). A temperatura na face interna do vidro é -180 oC e na face externa

do isolamento é 10oC. Calcular :

a) fluxo de calor através da parede

b) temperatura na interface vidro/isolante

• Exercício 3.13. 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.moC), com 10 mm de

espessura, isolada com lã de vidro (k= 0,08 kcal/h.moC) e revestida com plástico (k= 0,2kcal/h.moC) de 10 mm de espessura. O calor será inteiramente gerado por resistências

elétricas de 100 W, pelas quais passará uma corrente de 10 A . Não pode ser permitida uma

perda de calor superior a 10 % do calor gerado. Sabendo-se que as temperatura nas faces das

paredes, interna e externa, são respectivamente 300 oC e 20 oC, pede-se :

a) a resistência térmica exigida;

b) a espessura da lã de vidro.

• Exercício 3.14. Um forno de formato cúbico, com altura de 5 ft, está isolado com 4" de um

material isolante ( k=1 Btu/h.ftoF ). Nele são inseridas 1500 Ib/h de uma liga metálica, que se

funde a 1100 oF, com calor latente de fusão da liga de 300 Btu/Ib. O forno se encontra em um

ambiente onde a temperatura é 75 oF e o coeficiente de película é 2 Btu/h.ft.oF. Desprezandose

a resistência térmica do forno e admitindo-se que a liga já entre a 1100 oF, pede-se :

a) o fluxo de calor pelas 6 faces do forno

b) quantos HP são necessários para fundir a liga e compensar as perdas ?

• Exercício 3.15. Um forno de 6 m de comprimento, 5m de largura e 3 m de altura tem sua

parede constituída de 3 camadas. A camada interna de 0,4 m é de tijolos refratários ( k=1,0

kcal/h.m.oC ). A camada intermediária de 0,30 m tem a metade inferior de tijolos especiais (

k=0,20 kcal/h.moC ) e a metade superior de tijolos comuns ( k=0,40 kcal/h.m.oC). A camada

externa de 0,05m é de aço ( k=30 kcal/hm C). Sabendo-se que a superfície interna está a 1700

oC e a superfície externa está a 60 oC . Pede-se :

a) o fluxo de calor pela parede

b) considerando que após, alguns anos o fluxo de calor aumentou 10 % devido ao desgaste da

camada de refratários. Calcular este desgaste supondo que o mesmo foi uniforme em todo o

forno.

• Exercício 3.16. Duas substancias são misturadas, reagindo entre si e liberando calor dentro

de um tubo de diâmetro interno 7,62 cm e espessura igual a 0,5 cm (k= 32 kcal/h.m.oC). O

comprimento do tubo é 10 m. Todo o calor gerado na reação é cedido ao ambiente, de modo

que a temperatura da mistura, 180 oC, permanece constante. Por motivo de segurança, será

necessário isolar a tubulação, de modo que a temperatura na face externa do isolante ( k = 0,06

kcal/h.moC ) não ultrapasse 50 oC. O ar externo está a 25 oC, com coeficiente de película 12

kcal/h.m2.oC. O coeficiente de película da mistura é 90 kcal/h.m2.oC. Pede-se a espessura

mínima necessária do isolante, para atender a condição desejada.

• Exercício 3.17. A parede de um forno é constituída de uma camada de 30 cm de um refratário

cuja condutividade térmica é uma função da temperatura ( k = 0,15 + 0,0001T ) . A temperatura

na face interna do refratário é 1050 oC e na face externa é 250 oC. Calcular o fluxo de calor

através da parede.