TRANSFERENCIA DE CALOR

Um submarino deve ser projetado para proporcionar uma temperatura agradável à tripulação, não inferior a 20oC. O submarino pode ser idealizado como um cilindro de 10m de diâmetro e 70m de comprimento.

A construção das paredes do submarino é do tipo sanduíche com uma camada externa de 19 mm de aço inoxidável (k = 14 kcal/hm oC), uma camada de 25 mm de fibra de vidro (k = 0,034 kcal/hm oC) e outra camada de 6 mm de alumínio no interior (k = 175 kcal/hm oC). O hi = 12 kcal/hm2 oC, enquanto o he = 70 kcal/hm2 oC (parado) e he = 600 kcal/hm2 oC) (em velocidade máxima).

Determinar a potência requerida em kW, da unidade de aquecimento, sabendo que a temperatura do mar varia entre 7 oC e 12 oC.

2Por um fio de aço inoxidável de 3 mm de diâmetro passa uma corrente elétrica de 20 A. A resistividade do aço pode ser tomada como 70 .m, e o comprimento do fio é 1m. O fio está imerso num fluido a 110 oC e o coeficiente de transferência de calor por convecção é 4 kW/m2 oC. Calcule a temperatura do fio. (T = 215 ºC)

Uma tubulação de 20 cm de diâmetro interno, espessura de 1,8 cm e (k = 50 W/ m oC) que atravessa o galpão de uma fábrica de 300 m, transporta água quente a 200 oC (h = 10 W/ m2 oC). Devido ao mau isolamento térmico, que consiste numa camada de 15 cm (k = 0,15 W/ m oC), durante os meses de junho e julho, quando a temperatura ambiente cai a 12 oC e o coeficiente de transferência de calor é igual a 8 W/m2 ºC (período em que o problema se agrava por conta do inverno), há a necessidade de reaquecer a água quando chega ao seu destino, a partir de uma energia que custa R$ 0,10/kW h. Pede-se:

a) Calcular a taxa de calor; ( = 51.048 W)

b) Se a camada de isolamento for aumentada para 25 cm, qual é o custo adicional justificável para comprar o isolamento? ( = 39.682 W; 1.637 R$/ano)