Aula 18 – Prática Transferência de calor nos fornos

Aula 18 – Prática
Transferência de calor em fornos

Problema 18.1
Determine a temperatura no interior da carga apresentada na
fig-1, que está sendo tratada num forno cujo emissividade do
espaço de trabalho é de 0,62 e o consumo de combustível de 4
kg/s.

Problema 18.1
Os restantes dados do problemas são:
1 Temperatura inicial da carga 25 ºC
2 calor específico da carga 0,68 kj/kg.K
3 massa específica da carga 7800 kg/m 3
4 Tempo de permanência da carga 120 segundos
5 Volume dos gases de escape 8 m³/kg
6 Calor especifico dos gases 1,5 kJ/m³∙ºC
7 Temperatura de combustao dos gases 1380 ºC
8 Temperatura de saida dos gases 660 ºC
9 Rendimento termico da camara de combustao 0,8
10 Coeficiente de Radiacao do corpo negro 5,67 W/m²K⁴
11 Coeficiente de Poluicao da superficie 0,6
12 Coeficiente que roma em conta a conveccao 1,1

S
d
1
2
0,5
Resolução I
Determinação do coeficiente de fracção φ.
Do ábaco lê-se o coeficiente de fracção φ = 0,4

Cálculo da área total da carga:
A2(0,52,0) 2(0,5 2,0) 4m
H A 40,4 1,6
m
r
Resolução II
Cálculo da superfície de radiação:
Temperatura media no forno determina-se de:
TcombTsg1653933 Tf1293 K
2 2
4 4
T .
f Tcarga
oCo f Hr BVgC gas f tcomb tsg
( )
100 100
2
Temperatura na superfície da carga determina-se da igualidade:
med
2
4
4
1293 T
carg a
1,1 5,67 0,62 1,6 0,6 481,50,8(1380660)
100 100

Calculando resulta que:
T 962,95 º C
carga t t
t t
t
carga inic carg a
962,95
25 962,95
Resolução III
A temperatura no interior da carga determina-se da expressão:
exp
Calculando resulta que :
.
BVgCg f
VC
exp
.
481,5 0,8
120
78000,50,68
t 797,7 º C

Problema 18.2
Determine o tempo necessário para que a temperatura no
interior da carga da fig-2, seja igual a temperatura na superfície.

Considere os seguintes dados:
Problema 18.2
1 Temperatura inicial da carga 25 ºC
2 calor específico da carga 0.68 kj/kgK
3 massa específica da carga 7800 kg/m3
4 Espacamento entre o material 1.2 m
5 Consumo de combustivel 4 kg/s
6 Volume dos gases de escape 8 m³/kg
7 Calor especifico dos gases 1.5 kJ/m³∙ºC
8 Temperatura de combustao dos gases 1500 ºC
9 Temperatura de saida dos gases 660 ºC
10 Rendimento termico da camara de combustao 0.8
11 Emissividade do espaco de trabalho 0.62
12 Coeficiente de Radiacao do corpo negro 5.67 W/m²K⁴
13 Coeficiente de Poluicao da superficie 0.6
14 Coeficiente que roma em conta a conveccao 1.1

Determinação do coeficiente de fracção φ.
S
d
1,2
3
0,4
Resolução I
Do ábaco lê-se o coeficiente de fracção φ = 0,45

Cálculo da área total da carga:
A d
l 3,14 0,4 1,0 1,26
m
Cálculo da superfície de radiação:
H A 1,26 0,45 0,569 m
r
Resolução II
Temperatura media no forno determina-se de:
TcombTsg1773933 Tf1353 K
2 2
Temperatura na superfície da carga determina-se da igualidade:
4 4
T .
f Tcarga
oCo f Hr BVgC gas f tcomb tsg
( )
100 100
med
4
4
1353 T
carg a
1,1 5,67 0,62 1,6 0,6 481,50,8(1500660)
100 100
2
2

Calculando resulta que:
T 891,51 º C
carga Resolução III
O tempo para que a temperatura no interior da carga seja igual
a temperatura na superfície da carga calcula-se da expressão:
t t
t t
carga inic carg a
exp
891 891,51
exp
25 891,51
0,51
866,51
exp
.
BVgCg f
38,4
2652
0,0005886 (exp)
VC
.
481,5 0,8
78000,50,68
0,01448
ln 0,0005886
ln(exp)
0,01448

Calculando resulta que :
1300
s
Resolução III