Um reservatório esférico ( k = 1,65 kcal/h.m.o C ) de diâmetro externo 1,2 m e interno 1,1 m é aquecido internamente por resistência elétrica de mo...

a) Para calcular os coeficientes de película para os fluxos de água e ar, podemos utilizar a Lei de Resfriamento de Newton, que relaciona a taxa de transferência de calor por convecção com a diferença de temperatura entre a superfície do objeto e o fluido que o rodeia. A equação é dada por: q = h*A*(Ts - Tf) onde q é a taxa de transferência de calor, h é o coeficiente de película, A é a área da superfície, Ts é a temperatura da superfície e Tf é a temperatura do fluido. Para o fluxo de água, temos: q = 140000 W A = 4*pi*(1,2/2)^2 = 4,52 m^2 Ts - Tf = 90 - 25 = 65 oC Substituindo na equação, temos: 140000 = h*A*65 h = 43,08 W/m^2.oC Para o fluxo de ar, temos: q = 20000 W A = 4*pi*(1,2/2)^2 = 4,52 m^2 Ts - Tf = 90 - 25 = 65 oC Substituindo na equação, temos: 20000 = h*A*65 h = 6,15 W/m^2.oC b) Para calcular a temperatura da superfície interna do reservatório em ambos os casos, podemos utilizar a equação da condução de calor em regime permanente para uma esfera: q = (4*pi*k*(T1 - T2))/((1/R1) - (1/R2)) onde q é a taxa de transferência de calor, k é a condutividade térmica do material, T1 é a temperatura na superfície interna, T2 é a temperatura na superfície externa, R1 é o raio interno e R2 é o raio externo. Para o fluxo de água, temos: q = 140000 W k = 1,65 kcal/h.m.oC = 1,92 W/m.oC T2 = 25 oC R1 = 0,55 m R2 = 0,6 m Substituindo na equação, temos: 140000 = (4*pi*1,92*(T1 - 25))/((1/0,55) - (1/0,6)) T1 = 90,6 oC Para o fluxo de ar, temos: q = 20000 W k = 1,65 kcal/h.m.oC = 1,92 W/m.oC T2 = 25 oC R1 = 0,55 m R2 = 0,6 m Substituindo na equação, temos: 20000 = (4*pi*1,92*(T1 - 25))/((1/0,55) - (1/0,6)) T1 = 85,5 oC