estudante

onsideremos a transferência de calor por condução através de uma parede plana submetida a uma diferença de temperatura. Ou seja, submetida a uma fonte de calor , de temperatura constante e conhecida, de um lado, e a um sorvedouro de calor do outro lado, também de temperatura constante e conhecida. Um bom exemplo disto é a transferência de calor através da parede de um forno, como pode ser visto na figura 1.7, que tem espessura L, área transversal A e foi construído com material de condutividade térmica k. Do lado de dentro a fonte de calor mantém a temperatura na superfície interna da parede constante e igual a T1 e externamente o sorvedouro
de calor ( meio ambiente ) faz com que a superfície externa permaneça igual a T2.
Aplicado a equação de Fourier, tem-se: q& = −k.A. dT dx
Fazendo a separação de variáveis, obtemos : q&.dx = −k.A.dT
( eq. 1.2 )
[ figura 1.7 ]
Na figura 1.7 vemos que na face interna ( x=0 ) a temperatura é T1 e na face externa ( x=L ) a temperatura é
T2. Para a transferência em regime permanente o calor transferido não varia com o tempo. Como a área transversal da parede é uniforme e a condutividade k é um valor médio, a integração da equação 1.2, entre os limites que podem ser verificados na figura 1.7, fica assim : q&.∫L dx = −k.A.∫T2 dT 0T q&.(L−0)=−k.A.(T −T) 21 q& . L = k . A . ( T − T ) 12
Considerando que ( T1 - T2 ) é a diferença de temperatura entre as faces da parede ( DT ), o fluxo de calor a que atravessa a parede plana por condução é : q& = k . A . ∆ T ( e q . 1 . 3 ) L
Para melhor entender o significado da equação 1.3 consideremos um exemplo prático. Suponhamos que o engenheiro responsável pela operação de um forno necessita reduzir as perdas térmicas pela parede de um forno por razões econômicas. Considerando a equação 1.3, o engenheiro tem, por exemplo, as opções listadas na tabela 1.3 :
Tabela 1.3- Possibilidades para redução de fluxo de calor em uma parede plana.
Trocar a parede ou reduzir a temperatura