Um forno de 6 m de comprimento, 5m de largura e 3 m de altura tem sua parede constituída de 3 camadas. A camada interna de 0,4 m é de tijolos refra...

a) Para calcular o fluxo de calor pela parede, é necessário utilizar a equação da condução térmica: Q = (k * A * deltaT) / d Onde: - Q é o fluxo de calor (em kcal/h); - k é a condutividade térmica (em kcal/h.m.ºC); - A é a área da parede (em m²); - deltaT é a diferença de temperatura entre as superfícies interna e externa (em ºC); - d é a espessura da parede (em metros). Para a camada interna de tijolos refratários, temos: - k = 1,0 kcal/h.m.ºC; - A = 2 * (6 * 3 + 5 * 3 + (6 - 0,8) * (5 - 0,8)) = 104,64 m² (considerando que a parede tem 0,4 m de espessura); - deltaT = 1700 - 60 = 1640 ºC; - d = 0,4 m. Substituindo na equação, temos: Q1 = (1,0 * 104,64 * 1640) / 0,4 Q1 = 429,696 kcal/h Para a camada intermediária, temos: - metade inferior de tijolos especiais: k = 0,20 kcal/h.m.ºC; - metade superior de tijolos comuns: k = 0,40 kcal/h.m.ºC; - A = 2 * (6 * 3 + 5 * 3 + (6 - 0,8) * (5 - 0,8)) = 104,64 m² (considerando que a parede tem 0,3 m de espessura); - deltaT = 1700 - 60 = 1640 ºC; - d = 0,3 m. Calculando o fluxo de calor para cada metade da camada intermediária e somando, temos: Q2 = [(0,20 * 104,64 * 1640) / 0,15] + [(0,40 * 104,64 * 1640) / 0,15] Q2 = 1.199,488 kcal/h Para a camada externa de aço, temos: - k = 30 kcal/h.m.ºC; - A = 2 * (6 * 3 + 5 * 3 + (6 - 0,85) * (5 - 0,85)) = 103,06 m² (considerando que a parede tem 0,05 m de espessura); - deltaT = 1700 - 60 = 1640 ºC; - d = 0,05 m. Substituindo na equação, temos: Q3 = (30 * 103,06 * 1640) / 0,05 Q3 = 15.947.424 kcal/h O fluxo de calor total pela parede é dado pela soma dos fluxos de calor de cada camada: Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 Qtotal = 17.576.608 kcal/h b) Para calcular o desgaste da camada de refratários, é necessário considerar que a condutividade térmica da camada interna passará a ser k' = 1,1 kcal/h.m.ºC (10% maior que k = 1,0 kcal/h.m.ºC). Supondo que o desgaste tenha sido uniforme em toda a parede, podemos calcular a nova espessura da camada interna: d' = d * (k / k') = 0,4 * (1,0 / 1,1) = 0,3636 m Assim, a nova espessura da camada interna é de aproximadamente 0,36 m. Para calcular o novo fluxo de calor pela parede, basta repetir os cálculos do item a) considerando a nova espessura da camada interna.