Um forno industrial, em formato de paralelepípedo, opera continuamente. Medições recentes constataram que a sua face mais externa está a 80 °C, com a temperatura do ar ambiente externo ao forno a 30 °C. Considere o coeficiente de película do meio ambiente 10 W/(m2K). Deseja-se instalar um isolante (K = 0,040 W/(m.K)) na face externa do forno, de forma que a energia perdida para o meio exterior seja 90% menor do que aquela na condição original (sem isolante). Sabe-se que a temperatura da interface entre a chapa externa e o isolante então aplicado é de 60 °C. Nestas condições, qual a espessura de isolante a ser aplicado, em m? (Apresente o resultado e justifique)
Respostas
Resposta:
Explicação:
Resposta:
0,024
Explicação:
Na primeira parte do enunciado, está caracterizado a tranferência de calor por convecção, já que menciona a temperatura do ar externo.
Então, a taxa de transferência de calor por convecção:
q = h x A x (Ts1-Ta) = 10 x 1 x (80-30) = 500
Na segunda parte, a transferência de calor pelo isolante é a condução.
Então: q = k x A (Ts2-Ta) / L
O objetivo é reduzir a perda de energia para o meio exterior em 90% do que aquela na condição original que era 500. Então, 500 (1-0,9) = 50.
Voltando a equação de transferência de calor por condução.
q = k x A (Ts2-Ta) / L ==> 50 = 0,040 x 1 x (60-30) / L ==> L = 0,024
Observe que por algum motivo não explicado (provalvelmente para confundir mesmo) a temperatura da face externa mudou de 80° para 60° por isso usei Ts1 e Ts2. A é a área da superfície que como não foi mencionada foi tratada como unitária (procedimento comum)
Utilizei as temperatura em °C para efeito didático, mas o correto seria usar K, entretanto, neste caso não há mudança de resultado.