Fenômenos de transporte

28123 FENÔMENOS DE TRANSPORTE
2013B
PROF. RODRIGO SANTIAGO SILVEIRA HORSZCZARUK

3ª. Verificação – 05/12/2013
Nome: ________________________________________________________________________________________

1. A parede composta de um forno possui três materiais, dois dos quais a condutividade térmica, ka = 20 W/(m.K) e kc = 50 W/(m.K), e espessura La = 0,30 m e Lc = 0,15 m conhecidas. O terceiro material, B que se encontra entre os materiais A e C possui espessura Lb = 0,15 m conhecida, mas sua condutividade kb é desconhecida.

Sob condições de operação em regime estacionário, medidas relevam uma temperatura na superfície externa do forno de Te = 20°C, uma temperatura na superfície interna de Ti = 600°C Qual é o valor de kb para um fluxo de calor de 600 W por m²?
2. Um tubo de aço (k = 35 kcal/h.m.°C) tem diâmetro externo de 5”, espessura de 0,6”, 300 m de comprimento e transporta amônia a -15°C (convecção na película interna desprezível). Para isolamento do tubo existem duas opções: isolamento de borracha (k = 0,13 kcal/h.m.°C) de 2,5” de espessura ou isolamento de isopor (k = 0,25 kcal/h.m.°C) de 2,0” de espessura. Por razões de ordem técnica o máximo fluxo de calor não pode ultrapassar 8000 Kcal/h. Sabendo que a temperatura na face externa do isolamento é 40°C, pede-se:
a) As resistências térmicas dos dois isolamentos;
b) Calcule o fluxo de calor para cada opção de isolante e diga qual isolamento deve ser usado;
c) Para o que não deve ser usado, calcule qual deveria ser a espessura mínima para atender o limite.
3. A parede plana de um tanque para armazenagem de produtos químicos é constituída de uma camada interna à base de carbono (k = 10 Kcal/h.m.oC) de 40 mm de espessura, uma camada intermediária de refratário ( k = 0,14 Kcal/h.m.oC) e um invólucro de aço ( k =45 Kcal/h.m.oC) com
10 mm de espessura. Com a superfície interna da camada carbono a 190 oC e o ar ambiente a 30 oC, a temperatura da superfície externa do aço não deve ser