Fenômeno Dos Transportes

1) 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 (0,15 kcal/h.m.ºC). A temperatura dos gases dentro do forno é 1700ºC e o coeficiente de película na parede interna é 58 kcal/h.m2.ºC. A temperatura ambiente é 27ºC e o coeficiente de película na parede externa é 12,5 kcal/h m2 ºC. Calcular :

a) o fluxo de calor por m2 de parede;

c) a temperatura nas superfícies interna e externa da parede.

Respostas : 1480,6 Kcal/h (p/m2 ) ; 145 ºC

2) Um forno retangular de uma fábrica de cerâmica está isolado com duas camadas, sendo a primeira , que está em contato com a carga do forno, de refratário especial ( k= 0,6 kcal/h.m.ºC ) e a outra de um bom isolante ( k= 0,09 kcal/h.m.ºC ). Sabe-se que a temperatura da face interna do forno é 900 ºC e que a temperatura do ar ambiente é 20 ºC ( h = 20 kcal/hm ºC). O fluxo de calor através da parede do forno, de 40 cm de espessura, é igual a 800 kcal/h m . Pede-se :

a) A espessura de cada camada que forma a parede do forno

b) A temperatura da interface das camadas

c) Se for especificada uma temperatura máxima de 30 ºC na parede externa do forno, qual a nova espessura isolante necessária?

Respostas : 0,359 m e 0,0405 m ; 420 ºC ; 0,337 m

3) No interior de uma estufa de alta temperatura os gases atingem 650 oC enquanto que a temperatura ambiente é 20 oC. A parede da estufa é de aço, tem 6 mm de espessura e fica em um espaço fechado em que há risco de incêndio, sendo necessário limitar a temperatura da superfície em 38 oC. Para minimizar os custos de isolação, dois materiais serão usados: primeiro um isolante de alta temperatura (mais caro), aplicado sobre o aço e, depois, magnésia (menos caro) externamente. A temperatura máxima suportada pela magnésia é 300 oC. Conhecendo os dados abaixo, pede-se:

a) Especifique a espessura ( em cm ) de cada material isolante.

b) Sabendo que o custo por cm de espessura colocado do isolante de alta temperatura é duas vezes que o da magnésia, calcule a elevação percentual de custo se fosse utilizado apenas o isolante de alta temperatura.

 DADOS: coeficiente de película interno : 49º Kcal/h.m2.ºC

 coeficiente de película interno : 20 Kcal/h.m2.ºC

 condutividade térmica do aço : 37,25 Kcal/h.m.ºC

 condutividade térmica do isolante de alta temperatura : 0,0894 Kcal/h.m.ºC

 Respostas : 4,88 cm ; 8,67 cm ; 15,2 cm ; 36,6 %

4) Um submarino deve ser projetado para proporcionar uma temperatura agradável à tripulação não inferior a 20 oC. O submarino pode ser idealizado como um cilindro de 10 m de diâmetro e 70 m de comprimento. O coeficiente de película interno é cerca de 12 kcal/h.m2.°C, enquanto que, no exterior, estimase que varie entre 70 kcal/h.m2.°C (submarino parado) e 600 kcal/h.m2.°C (velocidade máxima). A construção das paredes do submarino é do tipo sanduíche com uma camada externa de 19 mm de aço inoxidável ( k=14 Kcal/h.m.°C ), uma camada de 25 mm de fibra de vidro ( k=0,034 Kcal/h.m.°C ) e uma camada de 6 mm de alumínio ( k=175 Kcal/h.m.°C) no interior. Determine a potência necessária ( em kW ) da unidade de aquecimento requerida se a temperatura da água do mar varia entre 7 °C e 12 °C. DADO : 1 KW = 860 Kcal/h

Resposta : 40,2 KW ; 50 mm ; 35 °C

5) Um reservatório esférico ( k = 1,65 kcal/h.m.oC ) de diâmetro externo 1,2 m