Exercí Exercício cio P.1.2.1 .1.2.1.. Em Em uma uma indús indústria tria farmac farmacêut êutica ica,, prete pretende nde-se -se dimens dimension ionar ar uma uma es com 10 mm de espessura, isolada com lã de vidro (k= 0,08 kcal/h.m. °C) e revestda revestda com plástco (k= 0,2 kcal/h.m. pelas &uais passará uma uma corre!"e de 10 ' ( = .i2). *ão pode ser permitda uma perda perda de calor superior a 10 + d a a resistência t=rmica exiBida na parede da estufa3 b a espessura da l: de 9idro. )*)+ 1 ! #,/ 0cal$%. espostas #,2/ %.&'$0cal3 142,1 mm 3s"ua C4-ica 1m de lado '= 5 m2 k1 60 71 0.01 m 2 0.08 72 9 m 0 .2 7 0.01 m .ele" .ele" () C. ele" (i)
100 hms 10 '
= =
10000 : 8500 kcal/h
= B i2 (1 : = 0,85 kcal/h)
&=
850
& = (0,1 )
; i= ;e= <;=
00 20 280
a) =
"=9 0.281>
-)
72=9
1= =
6.15555?30 = =7/.' 0.008 = =7/.'
2=
0.1?205>
"=1@2@ ou 2="1
72=
0.122>0? m 12.2>0 12.2>05>8 5>8 mm
72=2.2.'
=<;/&
Exercício P.1.2.2. P.1.2.2. 5m tubo de aço ( ! 4 cal$%.m.&' tem di6metro externo de 7, (con9ecç:o despre;í9el. Para Para isolamento do tubo existem duas opç## >### #0 b 'alcule o fluxo de calor para cada opç:o opç:o e diBa @ual @ual isolamento de9e se c Para o @ue n:o ser9ir, calcule @ual de9eria ser a espessura mínima para espostas #,##A> %.&'$0cal e #,##>4 %.&'$0cal3 //4,> 0cal$% 14A1,> 0cal$% 3 A=
p ol
r1= l (espes)= 7= 1 ;s i!" ;s e" <;= 72= r2= 2 72B= r2B= 2B a) 1 2 2B= -) &= &B=
0.081 m 0.2 pol 0.0008 m 10 m 20 60 50 pol 0.0?52 m 0.116 m 0.1
2=1@e2
2 pol 0.008 0.088> 0.26
6.81305 8.>?30 .?30
5588.2 1>>>.0?
resis"$!cia "ermica do "u-o de ao resis"$!cia "%rmica da opão 1 -orracha resis"$!cia "%rmica da opão 2 isopor
&=<;/ &=<;/
para opão -orracha para opão isopor
c) &= =
?000 0.008?162>
l!((r1@e)/r1)= 1.>8811655
l!(r1@esp)/r1) = l!(r1@esp)l!(r1)
l!(r1@e)=
1.28?2>1
eleva!dose e em am-os lados
r1@e=
0.2568168
e=
0.225?168 m 8.>2?2??5 pol
1 ol = 0,026m
Exercício P.1.2.. 5m forno de / m de comprimento, 4m de larBura e m de altura t (k=1,0 kcal/h.m.°C). ' camada i!"ermediária de 0,0m "em a me"ade i!erior de tDolos especiais (k=0,20 kcal/h.m.
' camada e"er!a de 0,0m % de ao (k=0 kcal/hm °C). a-e!dose &ue a superEcie i!"er!a es"á a 1?00 °C e a su a o fluxo de calor pela parede b considerando @ue apDs, alBuns anos o fluxo de calor aumentou 1# de espostas >>222 0cal$%3 12,> cm 7ar#ura 'l"ura Comprime!"o '
m m 5m 55 m2
Frea das paredes (la"erais), !ão diG !ada de "e"o ou chão
71 1 727 2 '2 ' 76 6
0.6 m 1 0. m 0.2 0.6 0.0 m 0
;s i!" ;s e" <;=
1?00 50 1560
1= 2= = 2// 6= " a) &=
0.005050505 0.06666 0.022?2?2? 0.01111 2.2230 0.0212??6
"= 1@ 2// @ 6
??222.66
&=<;/
&B
86>66.8>??
& aume!"ado 10+
"B=
0.01>05?0
=<;/&
1B=
0.00612>>5
1B="2//6
71B=
0.2?2??8
7=..'
Aes#as"e
0.12?626262 m 12.?6262626 cm
Aes#as"e=7171B, is"o %, lar#ura i!icial, me!os lar#ura apIs des#as"e
=7/(.')
2//=(2B)/(2@)
;am-%m co!hecida como esis"$!cia e&ui
-)
(7ar#ura H!al da Camada de rera"ário)
Exercício P.1.2.". 5m reser9atDrio metálico ( ! 42 $m.0, de formato esf=rico, te ' "empera"ura da ace i!"er!a do reserva"Irio % 200°C e a da ace e"er!a do isola!"e % 0°C. 'pIs al#u!s a!os de
'pIs a "roca do isolame!"o, !o"ouse uma elevaão de 1+ !a "ra!ser$!cia de calor, -em como uma elevaão de a o fluxo de calor antes da troca do isolamento3 b o coeficiente de conduti9idade t=rmica do no9o i solante3 c @ual de9eria ser a espessura do no9o isolamento para @ue as condiç1,/ 3 #,#"2 $m.0 3 2A,"mm 2 0. m 0.00 m 0.06 0.0 m 0.02 m 0.2 200 0 1?0
01 r1 e1 2 r2 e2 r ;s i!" ;s e" <;= 1= 2= "= a) &=
.005830 0.1?5>2? 0.1?58>?? >52.58622?
(!ão -a"e com o resul"ado)
-) &B= ;s e"B <;B=
110?.0858? 2. 15?.
aume!"o de 1+ !o Kuo (&B1,1) aume!"o de 2, !a "empera"ura
"B= 2B=
0.112>?>? 0.1125?5?2
k2B=
0.0>586?21
c)
(!ão -a"e com o resul"ado)
e2B=9
r2B=
6.1>25?661>
e2B=
6.5>?5?661>
=(1/r1 1/r2)/(6.L.k) 1/r1 1/r2 = (.6.L.k) 1/r2=1/r1 (.6.L.k) 1/r2=(1 (.6.L.k.r1)/r1 r2=r1/(1 (.6.L.k.r1) r1@e2=r1/(1 (.6.L.k.r1)) e2=(r1/(1 (.6.L.k.r1)))r1
(!ão -a"e com o resul"ado) (!ão -a"e com o resul"ado)
Exercício P.1.2.4. 5ma lonBa camada isolante de A mm de espessura = utili;ada co e possui um #ra!de !4mero de vaGios i!"er!os de seão &uadrada e pree!chidos com ar parado, co!orme mos"r e a co!dutvidade "%rmica do ar parado % 0,022 :/m.. Co!sidera!do &ue a "empera"ura da ace &ue!"e da cama a o fluxo de calor transferido por unidade de área da camada isolante3
b
a percentaBem de 9ariaç:o do fluxo de calor caso a camada isolante seCa substituída por o
71 1 727 2 76 6 ' '2 ' a) &=9 1= 2= = 2//= 6= "=
0.00 0.0>? 0.00 0.022 0.0>? 0.00 0.0>? 1 m2 0.0 0.0 0.00>2?8 0.2?2?2?2? 0.05185? 0.00620158 0.00>2?8 0.1122?88
;s i!" ;s e" <; &=
120 6 ? 55?.>>?582
-) variaão de &9 "B= &B=
0.0>2?80 808.
var. & =
0.21008606 21.01+
1=71/(1.')
2//=(2B)/(2@) " = 1 @ 2// @ 6
tufa. Ela terá a forma cúbica de 1 m de lado e será construída de aço ( ! "# cal$%.m. &', C) de 10 mm de espessura. calor será i!"eirame!"e #erado por resis"$!cias el%"ricas de 100 hms, o calor #erado. a-e!dose &ue as "empera"ura !as aces das paredes, i!"er!a e e"er!a, são respectvame!"e 00 °
espessura de #,27, 14# m de comprimento e transporta am8nia a -2#&' o de espuma de borrac%a ( ! #,1 cal$%.m.&' de 7 de espessura e isolamento de isopor ( ! # al$%. ?abendo @ue a temperatura na face externa do isolamento = "# &', pede-se a *s resistên r usado3 atender o limite de fluxo de calor. 3 ,A7
em sua parede constituída de camadas. * camada interna de #," m = de tiColos refratários C) e a me"ade superior de tDolos comu!s (k=0,60 kcal/h.m.°C).
erEcie e"er!a es"á a 50°C. edese
ido ao desBaste da camada de refratários. 'alcular este desBaste supondo @ue o mesmo foi unif
vale!"e, "am-%m podese calcular com 1/(2//)=(1/2)@(1/)
di6metro interno 1,#m, espessura de 4mm, e = isolado com 2#mm de fibra de 9idro ( ! #,#" utliGaão, a H-ra de vidro oi su-st"uJda por ou"ro isola!"e, ma!"e!do a mesma espessura de isolame!"o
2,°C !a "empera"ura da ace e"er!a do isola!"e. Ae"ermi!ar
de temperatura externa e fluxo 9oltassem a ser as mesmas de antes.
mo isolante t=rmico de um e@uipamento. * camada isolante = composta de borrac%a o es&uema !a H#ura a-aio. ' co!dutvidade "%rmica da -orracha % 0,0>? :/m. a % 120 °C e a da ace ria % 6 °C, de"ermi!e
utra de borrac%a maciça de mesma espessura.
esposta //> e F21
e 20 °C, pedese
,2" cal$%.m.&' de 27 de espessura. ias t=rmicas dos isolantes3
rme em todo o forno.
$m.0.
