O fluxo de calor, medido em W/m2, é o mesmo através de toda...

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Q536434 Engenharia Mecânica


Considere uma tubulação cilíndrica que conduz determinado fluido a uma temperatura Ti, superior à temperatura do ambiente, T. O sistema térmico utilizado e esquematizado acima é constituído de camadas sucessivas de materiais isolantes distintos, aplicadas ao redor da tubulação. Nessas condições, e levando em conta a teoria de condução e convecção de calor, julgue o seguinte item.

O fluxo de calor, medido em W/m2, é o mesmo através de todas as camadas de isolante.
Alternativas

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Como é possível o fluxo de calor ser diferente nas camadas nessa situação? Teoricamente o fluxo de calor que atravessa toda a espessura é o mesmo

A taxa de transferência de calor q é constante PORÉM O FLUXO q" varia conforme o raio. Isso acontece porque a área transversal ao escoamento de calor aumenta conforme o raio aumenta.

Vamos lá:

a distribuição de temperaturas em uma parede CILÍNDRICA é: T(r) = T2 + (T2 - T1) * Ln(r/r2) / Ln(r2/r1)

A lei de fourier para o FLUXO térmico diz:q" = -k*dT/dr

Logo: q" = -k*[(T2-T1)/Ln(r2/r1)]*(1/r)

Perceba que q" é função do raio!!! logo ele não é constante como na parede plana!!!!!

O fluxo de calor depende do raio. Logo, a distribuição não é linear.

A taxa de transferência de calor q é constante.

O fluxo "q" varia conforme o raio. 

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Observe que se tem materiais isolantes distintos, portanto a condutividade térmica varia fazendo com que o fluxo térmico também varie.

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