Exercícios condução e convecção

PROBLEMAS Condução
1. 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.
2. 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
3. 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 perda 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.
4. 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