( ) 88. O valor do
é grande quando
é grande e h é pequeno. Sabendo-se que o menor valor do coeficiente de película encontrado na prática é cerca de
para o caso de convecção natural de gases e considerando que as condutividades térmicas de materiais isolantes são normalmente da ordem de 0,05
, qual o maior valor de raio crítico que se espera encontrar na prática neste caso?
Passo 1
O enunciado pede para estimar o maior valor do raio crítico
de isolamento na convecção natural de gases, sabendo que o coeficiente de película mínimo prático é cerca de
e que a condutividade térmica típica de isolantes é
. O conteúdo é o conceito de raio crítico de isolamento em geometria cilíndrica (ou tubular), onde adicionar mais isolamento além de
começa a aumentar a perda de calor em vez de reduzi-la.
Passo 2
Para um cilindro, o raio crítico de isolamento ocorre quando a resistência térmica por condução da camada de isolante cresce na mesma proporção que a resistência por convecção diminui. A fórmula clássica é:
Aqui
é a condutividade do isolante e
é o coeficiente de película externo.
Passo 3
Substituindo os valores:
temos
Resposta
O maior valor de raio crítico esperado na prática é aproximadamente