Fenomenos de Transporte

1.3.1 - 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 27 oC e o coeficiente de película na parede externa é 12,5 kcal/h m2 oC. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, calcular :
a) o fluxo de calor por m2 de parede;
b) a temperatura nas superfícies interna e externa da parede.

tentei fazer um esquema do paint só que ficou mó tosco:

Parede refratária

L1 = 0,20m
K1 = 1,2 Kcal/h.m.°C

Parede isolante

L2 = 0,13 m
K2 = 0,15 Kcal/h.m.°C hi = 58 Kcal / h.m².°C he = 12,5 Kcal / h.m².°C
T1 = 1700 °C
T3 = 27 °C

a) Supondo a área unitária da parede como ( A=A1=A2=1 m2 ):

Q = T / R onde R = 1 / h.a

Sendo T a soma de T, e R a soma h * 1 (área), tem-se:

Q= (1700 - 27) / ( (1 / (58 x1))+(0,2 / (1,2 x 1))+(0,13 / (0,15 x 1))+(1 / (12,5 x 1))
Q = 1480,6 Kcal/h p/ m² de parede

b) O fluxo de calor também pode ser calculado através de cada resistência individual. Na película interna, obtemos :

Q = T / (1/ h.a) onde T1-T2 = h.a logo:
Q = h x a = t1- t2
1480,6 = 58 x 1 = 1700 – t2
1480,6 / 58 = 1700 – t2
25,53 = 1700 – t2
-1700 + 25,53 = -t2
T2 = 1674,47 °C

O mesmo pode se fazer em

Q = h x a = t4 – t3
1480,6 = 12,5 x 1 = t4 – 27
T4 = 145 °C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS:
Exercício P.1.2.1. 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. oC), com 10 mm de espessura, isolada com lã de vidro
(k= 0,08 kcal/h.m. oC) e revestida com plástico (k= 0,2 kcal/h.m. oC) de 10 mm de espessura. O calor será inteiramente gerado por resistências elétricas de 100 Ω, pelas quais passará uma corrente de 10 A (P = R . i2 ).
Não pode ser permitida uma