Padronização de solução

1. Um reator de paredes planas foi construído em aço inox e tem formato cúbico com 2 m de lado. A temperatura no interior do reator é 600oC e o coeficiente de película interno é 45 kcal/h.m2.oC.
Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se isola-lo com lã de rocha ( k= 0,05 kcal/h.m.oC) de modo a reduzir a transferência de calor. Considerando desprezível a resistência térmica da parede de aço inox e que o ar ambiente está a 20oC com coeficiente de película 5 kcal/h.m2.oC, calcular:
a. O fluxo de calor antes da aplicação do isolamento; 62662 kcal/h
b. A espessura do isolamento a ser usado, sabendo-se que a temperatura do isolamento na face externa deve ser igual a 62oC; 12,69 cm
c. A redução (em %) do fluxo de calor após a aplicação do isolamento. 91,95%
2. No interior de uma estufa de alta temperatura os gases atingem 650oC. A parede da estufa é de aço, tem 6 mm de espessura e fica em um espaço fechado em que há risco de incêndio, sendo necessário limitar a temperatura da superfície em 38oC. Para minimizar os custos de isolamento, dois materiais serão usados: primeiro um isolante de alta temperatura (mais caro), aplicado sobre o aço e, depois, magnésia (menos caro) externamente. A temperatura máxima suportada pela magnésia é 300oC.
Conhecendo os dados abaixo, pede- se:
a. Especifique a espessura ( em cm ) de cada material isolante. 4,87 cm e 8,6 cm
b. Sabendo que o custo por cm de espessura colocado do isolante de alta temperatura é duas vezes que o da magnésia, calcule a elevação percentual de custo se fosse utilizado apenas o isolante de alta temperatura. 36,6%
DADOS:
Temperatura ambiente: 20oC
Coeficiente de película interno: 490 Kcal/h.m2.oC
Coeficiente de película externo: 20 Kcal/h.m2.oC
Condutividade térmica do aço: 37,25 Kcal/h.m.oC
Condutividade térmica do isolante de alta temperatura: 0,0894 Kcal/h.m.oC
Condutividade térmica do isolante de baixa temperatura: 0,0670 Kcal/h.m.oC

3. Um copo de refrigerante pode ser considerado