parede plana um forno de secagem possui 5 m de comprimento e 2 m de altura, e é construída com superposição de camadas de três diferentes materiais...

a) O circuito térmico que representa a situação de transferência de calor em regime estacionário é composto por três resistências térmicas em série: a resistência térmica da camada de tijolos refratários (RTR), a resistência térmica do material isolante (Riso) e a resistência térmica da chapa fina de metal (Rm). Os nós de temperatura são a temperatura interna do forno (Ti), a temperatura da superfície interna da parede (T1), a temperatura da superfície externa da parede (T2) e a temperatura ambiente externa (Te). As taxas de transferência de calor são Q1, Q2 e Qe, respectivamente. As equações correspondentes para os cálculos necessários são: Q1 = hi * A * (Ti - T1) Q2 = km * A * (T1 - T2) / Rm Qe = he * A * (T2 - Te) RTR = LTR / (kTR * A) Riso = Liso / (kiso * A) Rm = Lm / (km * A) b) A perda de calor total através da parede do forno é dada por: Qt = Q1 + Q2 + Qe Qt = hi * A * (Ti - T1) + km * A * (T1 - T2) / Rm + he * A * (T2 - Te) Qt = 25 * 5 * 2 * (180 - T1) + 12 * 5 * 2 * (T1 - T2) / Rm + 15 * 5 * 2 * (T2 - 20) Qt = 2500 - 50T1 + 120T1 - 120T2 / Rm + 150T2 - 1500 Qt = -50T1 + 120T1 - 120T2 / Rm + 150T2 + 1000 Qt = 70T1 - 270T2 + 1000 / Rm A perda de calor por radiação externa não pode ser desprezada na análise, pois a temperatura da superfície externa da parede é mantida numa condição segura para o toque. c) Para manter a condição de regime estacionário descrita no problema, a espessura do isolamento (Liso) necessária é dada por: Liso = Riso * kiso * A Liso = (T1 - T2) / (hi * A) * kiso * A Liso = (T1 - T2) / hi * kiso Liso = (180 - T1) / hi * kiso Liso = (180 - 38) / 25 * 0,08 Liso = 1,19 m d) O perfil da distribuição de temperaturas ao longo da parede do forno é dado por: T1 - Ti = Q1 * RTR T1 - Ti = hi * A * (Ti - T1) * RTR T1 - Ti = 25 * 5 * 2 * (Ti - T1) * 0,07 T1 - Ti = 1,75Ti - 1,75T1 2,75T1 - 1,75Ti = 0 T1 = 0,64Ti T2 - T1 = Q2 * Riso T2 - T1 = km * A * (T1 - T2) / (kiso * A) T2 - T1 = 12 * 5 * 2 * (0,64Ti - T2) / (0,08 * 5 * 2) T2 - T1 = 3Ti - 3,84T2 4,84T2 - 3Ti = T1 4,84T2 - 3Ti = 0,64Ti T2 = 0,98Ti Portanto, Ti = 180°C, T1 = 115,2°C e T2 = 176,4°C. O perfil da distribuição de temperaturas ao longo da parede do forno é: Ti - T1 = 64,8°C, T1 - T2 = 38,8°C e T2 - Te = 156,4°C.