Formulario

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.°C, respectivamente. A temperatura da superfície interna do tubo de vapor é 300 °C e a da superfície externa do segundo isolante é 50 °C. 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.°C ). 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.°C ). A temperatura na face interna do vidro é -180 °C e na face externa do isolamento é 10°C. 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.m°C), com 10 mm de espessura, isolada com lã de vidro (k= 0,08 kcal/h.m°C) e revestida com plástico (k= 0,2 kcal/h.m°C) 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 de

calor superior a 10 % do calor gerado. Sabendo-se que as temperatura nas faces das paredes, interna e externa, são respectivamente 300 °C e 20 °C, 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.ft°F ). Nele são inseridas 1500 Ib/h de uma liga metálica, que se funde a 1100 °F, com calor latente de fusão da liga de 300 Btu/Ib. O forno se encontra em um ambiente onde a temperatura é 75 °F e o coeficiente de película é 2 Btu/h.ft.°F. Desprezando-se a resistência térmica do forno e admitindo-se que a liga já entre a 1100 °F, 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 35 kcal/h.m.°C ). A camada intermediária de 0,30 m tem a metade inferior de tijolos especiais ( k=0,20 kcal/h.m°C ) e a metade superior de tijolos comuns ( k=0,40 kcal/h.m.°C). A camada externa de 0,05m é de aço ( k=30 kcal/hm C). Sabendo-se que a superfície interna está a 1700 °C e a superfície externa está a 60 °C . 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.°C). 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.m°C ) não ultrapasse 50 °C. O ar externo está a 25 °C, com coeficiente de película 12 kcal/h.m2.°C. O coeficiente de película da mistura é 90 kcal/h.m2.°C. 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 °C e na face externa é 250 °C. Calcular o fluxo de calor através da parede.

Exercício 4.13. 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.°C ) e a outra de um bom isolante ( k= 0,09 kcal/h.m.°C ). Sabe-se que a temperatura da face interna do forno é 900 °C e que a temperatura do ar ambiente é 20 °C ( h= 20 kcal/hm C). 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 C na parede externa do forno, qual a nova espessura isolante necessária?

4.14.