Fenômenos dos Transportes

EXERCICIOS

1. Em uma indústria farmacêutica pretendem-se dimensionar uma estufa. Ela terá a forma cúbica de 1m de lado e será construída de aço (k= 40 kcal/h. m.°C), com 10 mm de espessura. O calor será
Inteiramente gerado por resistências elétricas de 100 watts, pelas quais passará uma corrente de 10 A (P= R.I²). Não pode ser permitida uma perda de calor superior a 10 % do calor gerado. Sabendo-se que as temperaturas nas faces das paredes, interna e externa, são respectivamente 300°C e 20°C, pede-se:
A. A resistência térmica exigida na parede da estufa;
B. A espessura da lã de vidro.
(A) Potência: P = R.I² = 100.10² = 10.000 (B)

Req = Raço + Rplastico + Rlã
Rlã = Req – Raço - Rplastico
Rlã = 0,326 - 0,000041666 - 0,008333333
Rlã = 0,317625001h°c/kcal

Llã = R*K*A
Llã = 0,317625001*0,08*6
Llã = 0,15246m ou 152,4mm
2. Um tubo de aço (k= 35 kcal/h.m.°C) tem diâmetro externo de 3”, espessura de 0,2”, 150m de comprimento e transporta amônia a -20°C (convecção desprezível). Para isolamento do tubo existem duas opções: isolamento de espuma de borracha (k= 0,13 kcal/h.m.°C) de 3” de espessura e isolamento de isopor (k= 0,24kcal/h.m.°C) de 2” espessura. Por razões de ordem técnica, o máximo fluxo de calor não pode ultrapassar 7000 kcal/h. Sabendo que a temperatura na face externa do isolamento é 40°C, pede-se:
A. As resistências térmicas dos isolantes;
B. Calcule o fluxo de calor para cada opção e diga qual isolamento deve ser usado;
C. Para o que não servir, calcule qual deveria ser a espessura mínima para atender o limite de fluxo de calor.

(A)

(B)
Reqb = R1+R2 = 0,0000043 + 0,0089666 = 0,0089709 h⁰c/Kcal
Reqi = R1+R3 = 0,0000043 + 0,0037459 = 0,0037502 h⁰c/Kcal

Usa-se a borracha.

(C)

Ri = 0,265m = 10,4 → e = 10,4 – 1,5 = 8,9

3. Um forno de 6m de comprimento, 5m de largura e 3m de altura tem sua parede constituída de 3 camadas. A camada interna de 0,4m é de tijolos refratários (k=