Condução cilindro esfera

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Disciplina: Fenômeno dos Transportes B Curso: Engenharia Mecânica 
 
2017 1 
Exercícios: Transferência de Calor em Geometrias Esféricas e Cilíndricas 
 
 
1. Um forno industrial de aço (𝑘𝑎ç𝑜= 40 Kcal/h.m.
oC) de geometria esférica e raio interno de 50 cm e 
espessura de 0,5 cm, é isolado com 38 mm de um material isolante A (𝑘𝐴 = 0,04 Kcal/h.m.
oC ). A 
temperatura da face interna do forno é de 270 oC e a da face externa do isolante é de 35 oC. Após 
alguns meses de utilização, o material isolante A foi substituída por outro isolante B, também com 
38 mm de espessura, tendo sido notado um aumento de 18% no calor perdido para o ambiente, 
mantidas as demais condições. Determinar: 
a) Taxa de transferência de calor pelo forno isolado com o material A. 
b) o coeficiente de condutividade térmica do isolante B. 
c) qual deveria ser a espessura do novo isolante para que se tenha a mesma taxa de transferência 
quando utilizava-se o isolante A? 
 
 
2. Uma tubulação de aço ( 𝑘 𝑎ç𝑜= 35 kcal/h.m.
oC ) tem diâmetro externo de 100 mm, espessura de 
10mm e um comprimento de 200 m. Esta tubulação transporta um certo produto químico a -20 oC. 
Para o isolamento da tubulação, a equipe de engenharia levantou duas opções: isolante A (𝑘𝐴 = 0,13 
kcal/h.m.oC) de 76 mm de espessura ou isolante B (𝑘𝐵= 0,24 kcal/h.m.
oC ) de 50 mm de espessura. 
Sabendo-se que a taxa de transferência de calor não pode ultrapassar 6900 Kcal/h e que a 
temperatura na face externa do isolamento é 35 oC, pede-se: 
a) As resistências térmicas dos dois isolamentos. 
b) calcule a taxa de calor para cada opção de isolante e diga qual isolamento deve ser usado. 
c) Para o isolante que não foi escolhido no item anterior, calcule qual deveria ser sua espessura 
mínima para atender o limite. 
 
 
3. Um tubo de aço carbono com k = 34 W/moC, 8cm de diâmetro interno e 5,5cm de espessura, 
conduz vapor superaquecido a 500oC. O tubo é coberto com uma camada de 9cm de isolante com k 
= 50 W/moC, seguida de uma camada de 4cm de outro isolante com k = 0, 35 W/moC. A temperatura 
da superfície externa do segundo isolante é de 60oC e a temperatura ambiente é igual a 20oC. 
Determine a taxa de transferência de calor por comprimento de tubo.