A transferência de calor através de uma parede plana possui grande aplicação aos problemas de engenharia, como por exemplo, retenção de calor em fornos, ou sistemas de resfriamento.Para determinação desse tipo de mecanismo de troca térmica será analisado um caso que será generalizado para o todo. Será estudada a parede de um forno submetida à duas temperaturas distintas em suas extremidades. Para a construção desse forno considerar uma espessura "L", material com condutividade "K", e temperaturas T1 e T2 (ambas constantes), assim como a Área A de secção transversal ao fluxo térmico.

T1

T2

A

qK

L

Pode-se aplicar a Lei de Fourier para o caso particular:

Através da separação das variáveis

qdV = -kAdT

Na face interna do forno a temperatura é T1 e é considerado o "zero" para efeito de comprimento, na extremidade de fora da parede temos T2 e comprimento L.

Regime Permanente (estacionário): a temperatura em cada ponto é independente do tempo-

Área de secção transversal: deve ser constante por todo o meio de troca térmica.-

Condutividade (k): será considerada constante ao longo do material e com as variações de temperatura existentes.

-

Algumas hipóteses devem ser adotadas para esse tipo de configuração.

Desta forma, temos:

Sendo (T1 - T2) a diferença de temperatura entre as fases, podemos definir que:

q= -

Para um melhor entendimento da equação e do propósito da mesma será analisado um quadro com as variações que influenciam na transferência de calor.O objetivo é a redução da perda térmica:

Condução Parede Planaterça-feira, 22 de fevereiro de 201121:20

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Objetivo Variável Ação

Reduzir ↓k Trocar a parede

Q ↓A Reduzir área de contato

↑L Aumentar a espessura

↓ Reduzir a temperaturaInterna do forno

Nota: Trocar a parede ou reduzir a temperatura interna podem ser ações de difícil implantação, porém, a colocação de isolamento térmico sobre a parede cumpre ao mesmo tempo as ações de redução da condutividade térmica e aumento de espessura da parede.

Exercício

Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala de 15m de comprimento, 6m de largura e 3m de altura a 28°C, as paredes da sala, de 25cm de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 kcal/hm°C e a área das janelas é considerada desprezível. A face externa das paredes pode chegar a 40°C em um dia de verão.Desprezando a troca térmica entre o teto e o piso, pede-se o calor extraído pelo equipamento em HP. Dado 1 HP = 641,2 kcal/h.

A = 15m x 6m x 3m = 270m³L = 0,25mK = 0,14 kcal/hm°C

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