Um submarino deve ser projetado para proporcionar uma temperatura agradável à tripulação não inferior a 20 oC. O submarino pode ser idealizad...

Para determinar a potência necessária da unidade de aquecimento, é necessário calcular a taxa de perda de calor do submarino e a quantidade de calor necessária para manter a temperatura interna em 20°C. A taxa de perda de calor pode ser calculada usando a Lei de Newton do resfriamento: q = hA (Tsub - Tinf) Onde: q = taxa de perda de calor (kcal/h) h = coeficiente de transferência de calor (kcal/h.m².°C) A = área de superfície (m²) Tsub = temperatura interna do submarino (°C) Tinf = temperatura externa do submarino (°C) Para o submarino parado, a taxa de perda de calor é: q = 12 x pi x 70 x 10 x (20 - 7) = 197,4 kcal/h Para o submarino em velocidade máxima, a taxa de perda de calor é: q = 12 x pi x 70 x 10 x (20 - 12) = 846,7 kcal/h A quantidade de calor necessária para manter a temperatura interna em 20°C pode ser calculada usando a equação: Q = mCpΔT Onde: Q = quantidade de calor necessária (kcal/h) m = massa de ar no submarino (kg/h) Cp = capacidade calorífica do ar (kcal/kg.°C) ΔT = diferença de temperatura (°C) Assumindo que a densidade do ar é de 1,2 kg/m³ e o volume interno do submarino é de 3.848,68 m³, a massa de ar no submarino é de: m = 1,2 x 3.848,68 = 4.618,42 kg/h A capacidade calorífica do ar é de 0,24 kcal/kg.°C. Portanto, a quantidade de calor necessária para manter a temperatura interna em 20°C é: Q = 4.618,42 x 0,24 x (20 - 12) = 10.516,4 kcal/h A potência necessária da unidade de aquecimento é igual à quantidade de calor necessária dividida pela eficiência da unidade de aquecimento. Supondo uma eficiência de 80%, a potência necessária é: P = 10.516,4 / (0,8 x 860) = 12,2 kW Portanto, a potência necessária da unidade de aquecimento é de aproximadamente 12,2 kW.