Questões de Engenharia Química da CESGRANRIO

Em uma área industrial, um duto de seção reta retangular transporta uma corrente de gás a 250 ^oC através de um ambiente a 30 ^oC. Os valores do coeficiente de convecção associados ao escoamento da corrente de gás e ao movimento do ar no meio exterior são, respectivamente, 400 W∙m⁻²∙K⁻¹ e 20 W∙m⁻²∙K⁻¹. Visando a garantir a integridade física dos trabalhadores envolvidos na operação, é necessário instalar uma camada de isolamento térmico (condutividade térmica: 0,1 W∙m⁻¹∙K⁻¹), de forma que a temperatura da superfície exposta para o ambiente não ultrapasse 50 ^oC. Considerando-se a resistência térmica condutiva na parede do duto e a perda de calor por radiação desprezíveis, a espessura mínima dessa camada de isolamento é, aproximadamente,

Uma corrente de água (capacidade térmica específica = 4,2 kJ∙kg⁻¹∙K⁻¹), com vazão mássica de 1 kg/s, deve ser aquecida de 50 ^oC a 150 ^oC, trocando calor com uma corrente de óleo (capacidade térmica específica = 2,1 kJ∙kg⁻¹∙K⁻¹), com vazão mássica de 2 kg/s a 200 ^oC em um trocador tubular contracorrente. Os valores dos coeficientes de convecção associados ao escoamento das correntes de água e de óleo são, ambos, iguais a 2,0 kW∙m⁻²∙K⁻¹. A resistência total de depósito é igual a 0,001 m²∙K∙W⁻¹, e os efeitos relativos à espessura da parede dos tubos podem ser desprezados. A área mínima de transferência de calor desse trocador deve ser igual a