Trasmissione del calore

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Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale Insegnamento di Propulsione Aerospaziale Anno accademico 2011/12 Cap. 3 – Sez. e Richiami di trasmissione del calore Esercizi svolti ______________________________________________________________







  





Si consideri un forno industriale le cui pareti sono isolate con materiale refrattario avente uno spessore di 10 cm. In condizioni di funzionamento stazionario del forno la superficie esterna si trova alla temperatura T 2 = 110 °C mentre l’ambiente circostante si trova alla temperatura di 20 °C. La trasmissione di calore nell’aria compresa tra il forno e l’ambiente circostante avviene per convezione libera, con un valore del coefficiente di scambio termico convettivo h = 12 W / (m2 K). Si calcoli la temperatura T1 della parete interna del forno. La conduttività termica del materiale refrattario è l = 1,0 W/(mK) mentre l’emissività è e = 0.7.  
La temperatura della parete interna del forno si calcola considerando l’equazione di bilancio: F cond = Fconv + Firr esplicitando i rispettivi flussi termici si ha: l (T1-T2)/L = h (T2 – T’’) + e s (T2 4 –T3 4) 1,0 W/(mK) [T1-383,15] K /0,10 m = 12 W/(m2K) (383,15 K –293,15 K) + 0.7 5,67 10-8 W/(m2K4)[(383,15 K)4 – (293,15 K)4] = 1080 W/m2 +561 W/m2 = 1641 W/m2 E risolvendo rispetto a T 1: T1 = 383,15 K + 0.10 m/ 1.0 W/(mK) 1641 W/m2 = 547,25 K = 274 °C Commento Il contributo dell’irraggiamento alla trasmissione del calore all’esterno della parete è significativo (561 W/m 2 a fronte di un totale di 1641 W/m2). Questo contributo risulterebbe proporzionalmente ridotto qualora si passasse a convezione forzata, poiché il valore del coefficiente di scambio termico convettivo…