Transferência de calor por condução em paredes planas, paralelas e planas

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO EM PAREDES
PLANAS.

O QUE É E COMO OCORRE O FLUXO TÉRMICO?

Transferência de Calor (ou Calor) é energia em trânsito devido a
uma diferença de temperatura (Δ T). Sempre que houver diferença
de temperatura entre dois pontos ocorrerá transferência de calor.

O calor se propagará sempre do corpo com temperatura mais
elevadapara o corpo de menor temperatura, até que haja
equivalência de temperatura entre eles. Dizemos que o sistema
tende a atingir o equilíbrio térmico.

Exemplo: Se a figura abaixo representa uma parede:

Calor é, portanto, um fenômeno transitório, que cessa quando não
existe mais diferença de temperatura. Se a diferença for mantida o
fluxo (q) é constante.

Os diferentes processos de transferência de calor são referidos
como; mecanismos de transferência de calor.

automobilistica.foz@gmail.com


Como calcular a condutividade em paredes planas?
No dia-a-dia é utilizada a fórmula reduzida decurier

Utilizando a formula abaixo é possível saber qual o fluxo
térmico:

EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA FORMULA:
Deseja-se determinar qual o fluxo térmico das paredes de
um tubode aço com formato retangular, 3 cm 4 cm e 4 m as
parede tem 3 mm de espessura e sabe-se que o aço tem
condutividade térmica de (k=40 kcal/h.m.ºC). No interior há
água aquecida á 80 ºC mesma temperatura da superfície
interna e a temperatura da parede externa é de 60ºC.
Formula:



1º Passo: Levantamento dos dados utilizados:

2º passo: Substituir os valores na formula:



Como calcular- condutividade- paredes planas em
série?
Calculo do fluxo térmico em paredes de diferentes
espessuras com materialde resistividade térmica
diferentes, em série.
Esse tipo de calculo se torna fácil decorrente da similaridade entre a
resistividade térmica e elétrica.

Onde: Na eletricidade a correte elétrica é igual a diferença de
potencial dividido pela resistência total do circuito.

Onde: I= correte elétrica, E= tensão elétrica e R= resistência
elétrica.

Note que há uma similaridade pra o fluxo térmico:

Onde: q= fluxo térmico, T= temperatura e R= resistividade térmica.

Delta T é igual a variação de temperatura onde se deseja calcular o
fluxo. Ex. de T1para T2.

Obs. A resistência ao fluxo pode ser de uma parede, ou mais e elas
podem estar em série, paralelas ou mista.



Para paredes em série:

O fluxo é diretamente proporcional à diferença de temperatura e
inversamente proporcional à somatória das resistências.

Assim como na eletricidade a resistência elétrica, a resistência
térmica para paredes em série é igual a somatória das resistências.

Rt =R1+R2=R3...
Portanto, para o caso geral em que temos uma associação de paredes n
planas associadas em série o fluxo de calor é dado por :

n
T total

q , ondeRt Ri R1 R2 Rn
Rt i 1

FLUXO DE CALOR SARA PAREDES EMPARALELO:
É usada a mesma formula para o calculo do fluxo;

Assim como na eletricidade para se determinar a resistência
total em paralelo calcula-se aresistência individua das
superfícies e utiliza-se a formula :
Se a temperatura nas superfícies interna e externa são mantidas (fluxo constante) e
conhecida, de um lado e a um sorvedouro de calor do outro lado, também de
temperatura constante e conhecida, do outro lado.

O fluxo de calor total é a soma dos fluxos por cada parede individual.



O fluxo de calor que atravessa a parede composta pode ser obtido em cada
uma das paredes planas individualmente :

k1 . A1 k2 . A2

q1 .( T1 T2 ); 
q2 .( T1 T2 )
L1 L2

O fluxo de calor total é igual a soma dos fluxos da equação 3.14 :

k1. A1 k2 . A2 k1. A1 k2 . A2

q  
q1 q2 .(T1 T2 ) .(T1 T2 ) .(T1 T2 )
L1 L2 L1 L2

A partir da definição de resistência térmica para parede plana temos que :

L 1 k. A
R
k. A R L

Ou seja:

1 1 (T1 T2 ) 1 1 1

q .(T1 T2 ) onde,
R1 R2 Rt Rt R1 R2

Portanto, para o caso geral em que temos uma associação de n paredes
planas associadas em paralelo o fluxo de calor é dado por :

n
T total 1 1 1 1 1

q , onde
Rt Rt i 1 Ri R1 R2 Rn

Sabe-se que a propagação em superfícies planatem efeito bidirecional, porem
para efeito de cálculo adota-se condições unidimensionais. Entretanto, a
medida que a diferença entre as condutividades térmicas das paredes do
material isolante é muito grande, os efeitos bidimensionais são maiores,
dependendo da exigência relativa a aplicação deve ser levado em
considerações.


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