Em um elemento combustível cilíndrico para reator nuclear, com 60 mm de diâmetro, há geração interna de calor a uma taxa uniforme de = 6 × 107 W/m3...

Para calcular a taxa de transferência de calor, podemos utilizar a Lei de Fourier da condução de calor: q = -kA(dT/dr) Onde: q = taxa de transferência de calor (W/m) k = condutividade térmica (W/(m.K)) A = área da seção transversal (m²) dT/dr = gradiente de temperatura (K/m) Para r = 0 (linha central do elemento), temos: A = πr² = π(0,03m)² = 0,002827 m² dT/dr = 2br = 2(-5,26 × 10^5 K/m²)(0) = 0 q = -kA(dT/dr) = -30 W/(m.K) x 0,002827 m² x 0 K/m = 0 W/m Portanto, a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do elemento na linha central é zero. Para r = 30 mm (superfície), temos: A = πr² = π(0,06m)² = 0,011309 m² dT/dr = 2br = 2(-5,26 × 10^5 K/m²)(0,03m) = -94,68 K/m T = a + br² = 900 K - 5,26 × 10^5 K/m² x (0,03m)² = 898,5 K dT = T - T∞ = 898,5 K - 300 K = 598,5 K q = -kA(dT/dr) = -30 W/(m.K) x 0,011309 m² x (-94,68 K/m) = 32,3 kW/m Portanto, a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do elemento na superfície é de 32,3 kW/m.