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definição de condução de calor

o que é condução de calor ? Para que é utilizada a condução de calor ?

um material submetido a um diferencial de temperatura conduz ao calor, ou seja, à energia, desde a alta temperatura até à área de baixa temperatura. A compreensão da condução através de um material e ser capaz de calcular o fluxo de calor através de uma parede ou de um tubo, por exemplo, é a chave para realizar balanços de calor e ser capaz de realizar os seguintes cálculos do projeto de :

• o projeto do Edifício : cálculo do fluxo de calor através das paredes, o cálculo de isolamento para a construção de termos de eficiência energética e de poupança de energia assim que o calor ganho ou perda de calor é otimizado, design de especial quente / chamada de sala de
• projeto do trocador de Calor : cálculo do fluxo de calor através de tubos, a fim de dimensionar trocadores de calor de concha de tubo, permutador de calor de placa… para o serviço de processo

o fluxo de calor pode ser calculado tanto para aplicações de arrefecimento como para aplicações de aquecimento.

cada material é caracterizado por uma capacidade de conduzir o calor. É traduzido em um coeficiente de condutividade térmica comumente conhecido Como λ . Deve-se ter cuidado pois λ pode variar muito de um material para outro e também pode variar com a temperatura. Quando a condução do calor é uma prioridade, como no projeto do trocador de calor, λ deve ser alta, enquanto quando o isolamento é uma prioridade, como projetar um edifício ou tubos isolantes entre unidades de processo, λ deve ser baixa. É também possível associar diferentes materiais, especialmente em aplicações de isolamento, a fim de atingir um objectivo λ, optimizando o custo e a largura das camadas de material.

Figura 1 : O fluxo de calor através de um plano de parede de um material de condutividade λ

a condução de Calor através de uma parede

Como calcular a condução de calor através de uma parede ?A condução através de uma parede pode ser expressa simplesmente. A condução será maior se a condutividade térmica do material for maior e sua espessura é baixa. Pelo contrário, se o isolamento for procurado, a condução será menor se a condutividade térmica do material é baixa e a espessura da parede é grande.

o calor transferido por condução através da parede pode ser expresso da seguinte forma: :

Q = U. A. ΔT

Com :

Q = calor transferido em W
U = total coeficiente de transferência de calor, em W/m2.°c
A = área de transferência de calor, em m2
DT = diferença de temperatura em cada superfície de parede em °c

O fluxo de calor, que é o calor transferido expressa como uma função da área de troca de calor, pode ser calculada da seguinte forma :

Φ = Q/A = U. ΔT

Com :

Φ = fluxo de calor, em W/m2
Q = calor transferido em W
U = total coeficiente de transferência de calor, em W/m2.°c
A = área de transferência de calor, em m2
DT = diferença de temperatura em cada superfície de parede em °c

No caso de uma parede simples, monomaterial, em geral, a transferência de calor pode ser expressa por :

U = 1/R = 1/(e/λ)

Com :

U = total coeficiente de transferência de calor, em W/m2.°c
R = resistência à transferência de calor em m2.°C / W
e = espessura da parede em M
λ = condutividade térmica do material em w / m.°c

para uma única parede monomaterial, as expressões podem então ser resumidas como :

Φ = Q/A = (Tskin1-Tskin2)/R = (Tskin1-Tskin2)/(e/λ)

Com :

Tskin1 = temperatura na superfície da parede de 1 °c
Tskin2 = temperatura na superfície da parede de 2 °c

Exemplo de condução de calor através de uma parede : no verão, o proprietário de uma casa feita apenas de paredes de tijolo quer saber o aquecimento transmissão através da parede de sua casa, para que ele possa decidir se ele precisa se isolar para economia de energia. Os tijolos têm uma condutividade de 0,8 W / m / K e têm 15 cm de largura. A parede tem 6 m de comprimento por 3 m de altura. Ele mede 35 graus na superfície exterior e 22 graus na superfície da parede interior.

Φ = Q/A = (Tskin1-Tskin2)/R = (Tskin1-Tskin2)/(e/λ) = (35-22)/(0.15/0.8) = 69.3 W/m2.°c

Q = Φ * a = 69.3*6*3 = 1248 w = 1,2 kW

condução térmica através de uma parede composta

como isolar uma parede com uma camada de baixo material de condutividade térmica ?

em muitos casos, especialmente quando o isolamento é procurado, a parede não é feita de um único material, mas de várias camadas de materiais com propriedades diferentes. É uma parede composta. É então comum ter um material que está trazendo a necessidade estrutural da parede, e um material que está fornecendo um isolamento.

Devido à geometria simples do plano – paralelos paredes, as expressões desenvolvidas para a parede simples são conservados, apenas o global, a resistência do compósito de parede devem ser recalculados de modo a levar em conta a resistência das camadas individuais. No caso de paredes compostas, essas resistências são aditivos.Considerando uma parede feita de N camadas de espessura e condutividade λi, a resistência total da parede compósita será :