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Um tanque de formato cúbico (L = 0,005 m) foi construído em aço inox e tem formato cúbico com 2 m de lado. A temperatura no interior deste tanque é...

Um tanque de formato cúbico (L = 0,005 m) foi construído em aço inox e tem formato cúbico com 2 m de lado. A temperatura no interior deste tanque é de 600 °C e o coeficiente de transferência de calor por convecção é 45 kcal/h.m2.°C.

Tendo em vista o alto fluxo de calor, deseja-se isolá-lo com lã de rocha (k = 0,05 kcal/h.m.°C). Considerando a resistência térmica da parede de aço inox igual a 11,88 kcal/h.m.°C e que o ar ambiente está a 20 °C com coeficiente de transferência de calor por convecção 5 kcal/h.m2.°C, e sabendo que a temperatura do isolamento na face externa deve ser igual a 62 °C, assinale a alternativa que apresenta a redução (em %) do fluxo de calor nesse tanque após a aplicação do isolamento.

💡 1 Resposta

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Para calcular a redução do fluxo de calor após a aplicação do isolamento, podemos utilizar a equação da resistência térmica em série: R_total = R_aço + R_isolamento + R_ar Onde: - R_aço é a resistência térmica da parede de aço inox, que vale 11,88 kcal/h.m.°C; - R_isolamento é a resistência térmica do isolamento de lã de rocha, que pode ser calculada pela equação R_isolamento = L / k, onde L é a espessura do isolamento (neste caso, não foi informada) e k é a condutividade térmica do material, que vale 0,05 kcal/h.m.°C; - R_ar é a resistência térmica do ar, que pode ser calculada pela equação R_ar = 1 / (h_ar * A), onde h_ar é o coeficiente de transferência de calor por convecção do ar ambiente, que vale 5 kcal/h.m2.°C, e A é a área de contato entre o ar e o tanque, que vale 6 * (2^2) = 24 m2 (considerando que o tanque tem 2 m de lado e possui 6 faces). Assim, temos: R_isolamento = L / k = L / 0,05 R_ar = 1 / (h_ar * A) = 1 / (5 * 24) = 0,0083 Substituindo na equação da resistência térmica em série, temos: R_total = 11,88 + (L / 0,05) + 0,0083 O fluxo de calor pode ser calculado pela equação Q = (T1 - T2) / R_total, onde T1 é a temperatura no interior do tanque (600 °C) e T2 é a temperatura do isolamento na face externa (62 °C). Assim, temos: Q_sem_isolamento = (600 - 20) / (11,88 + 0,0083) = 49,98 kcal/h Q_com_isolamento = (600 - 62) / (11,88 + (L / 0,05) + 0,0083) A redução do fluxo de calor pode ser calculada pela equação: Redução = (Q_sem_isolamento - Q_com_isolamento) / Q_sem_isolamento * 100% Substituindo os valores, temos: Redução = (49,98 - (538,46 / (11,88 + (L / 0,05) + 0,0083))) / 49,98 * 100% Portanto, a alternativa correta não foi fornecida na pergunta.

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