Calcular a perda de calor, por metro linear, de um tubo com diâmetro nominal de 80mm (diâmetro externo, 88,9 mm; diâmetro interno, 77,9 mm ; k=37 kcal / hm^circ C ), coberto com isolação de amianto de 13 mm de espessura ( k=0,16 kcal / hm ^circ C ). . O tubo transporta um fluido a 150^circ C com coeficiente de transmissão de calor interno convectivo de 195 kcal / hm 2^circ C, e está exposto a um meio ambiente a 27^circ C, com coeficiente de transmissão de calor médio, no lado externo, de 20kcal/hm2 ^circ C.
q / l=296,22 kcal / hm

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um cano transportando fluido a 150 °C, revestido por um isolamento de amianto, exposto ao ar a 27 °C. O objetivo é achar a perda de calor por metro (q/l).
Conteúdo: transferência de calor em regime permanente usando resistências térmicas em série (convecção interna, condução no tubo, condução no isolamento e convecção externa).
O que precisamos:
  1. Converter diâmetros e espessuras de mm para m.
  2. Fórmulas de resistência térmica:
    • Convecção:
    • Condução cilíndrica:
  3. Dados: diâmetro interno e externo do tubo, espessura do isolamento, condutividades (k), coeficientes de convecção (h).

Passo 2

Converter unidades e anotar os dados por metro de comprimento (L=1 m):
  • diâmetro interno
  • diâmetro externo do tubo
  • diâmetro externo com isolamento
  • k do tubo
  • k do isolamento
  • (interna)
  • (externa)

Passo 3

Calcular resistência de convecção interna:
Área interna por metro: Ri=1hi,Ai=1195;timespitimes0,0779 =1195cdot0,2447approx0,02096;rm h,°Crm kcal.

Passo 4

Calcular resistência de condução na parede do tubo (cilíndrica):
Rrm tubo=lnl(de/dir)2pi,krm tubo,L =ln(0,0889/0,0779)2picdot37cdot1 =0,1328232,48approx0,00057;rm h,°Crm kcal

Passo 5

Calcular resistência de condução no isolamento:
Rrm iso=lnl(d,rm iso/der)2pi,krm iso,L =ln(0,1149/0,0889)2picdot0,16cdot1 =0,25781,0053approx0,2564;rm h,°Crm kcal

Passo 6

Calcular resistência de convecção externa:
Área externa com isolamento Re=1he,Ae=120;timespitimes0,1149 =17,217approx0,13845;rm h,°Crm kcal.

Passo 7

Somar todas as resistências e achar Rrm tot =Ri+Rrm tubo+Rrm iso+Re =0,02096+0,00057+0,2564+0,13845 approx0,41638;rm h,°Crm kcal:
ql=De

Resposta

q/l ≃ 296 kcal/(h·m)

Exercícios relacionados