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=312,66 kcal / hm

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para calcular a taxa de perda de calor por metro de um tubo “cilíndrico” com isolamento, levando em conta condução na parede, condução no isolamento e trocas por convecção no interior e exterior.
Conteúdo: resistência térmica em série (convecção + condução em cilindro).
O que precisamos:
  1. Temperaturas interna (150 °C) e externa (27 °C).
  2. Dimensões: diâmetro interno , externo do aço e externo do isolamento .
  3. Coeficientes de convecção: interno , externo .
  4. Condutividades: aço ç, isolamento .

Passo 2

Calcular cada resistência térmica por metro de tubo (comprimento Ai=pi,(0,0779),(1)=0,2447 m^2 ):
a) Convecção interna
Rconv,i=1hi,Ai =1195times0,2447 approx0,02096 ^circ C/(kcal/h) . Convertendo para metros: Rcond,aço =lnl(De/Dir)2pi,kaço,L =ln(0,0889/0,0779)2pi,(37),(1) approx0,00057 ^circ C/(kcal/h) , logo
Rcond,iso =lnl(De,iso/Der)2pi,kiso,L =ln(0,1149/0,0889)2pi,(0,16),(1) approx0,255 ^circ C/(kcal/h)
Então
Ao=pi,De,iso,L =pi,(0,1149),(1)=0,3610 m^2,
b) Condução na parede de aço (cilindro fino)
Rconv,o =1ho,Ao =120times0,3610 approx0,1385 ^circ C/(kcal/h) çç
c) Condução no isolamento
d) Convecção externa

Passo 3

Somamos todas as resistências em série:
Rtot =Rconv,i+Rcond,aço+Rcond,iso+Rconv,o approx0,02096+0,00057+0,255+0,1385 =0,4150 ^circ C/(kcal/h) ç
A diferença de temperatura é qL =De.
A taxa de calor por metro é

Resposta

A perda de calor por metro de tubo é, aproximadamente,
boxedqLapprox312,66 kcal/(h·m)

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