Ar circula dentro de um tubo cilíndrico de diâmetro interior 15 cm , cuja parede interior está à temperatura de
. Pretende-se manter o ar à temperatura de
, para o que existe uma resistência eléctrica interior, centrada ao longo do tubo. Se o coeficiente de convecção entre o ar e o tubo for de
, calcular o calor a fornecer pela resistência eléctrica por cada metro de tubo.
Passo 1
O enunciado trata de transferência de calor por convecção interna em um tubo cilíndrico. Temos o fluido (ar) à temperatura de
e a parede interna do tubo a
. O coeficiente de convecção é
. Queremos o calor fornecido pela resistência por metro de tubo. Para isso, vamos usar a lei de resfriamento de Newton:
onde
é a área interna por metro de comprimento e
é a diferença de temperatura entre o ar e a parede.
Passo 2
Calcular a área interna
por metro de tubo. O diâmetro é
, então
Passo 3
Determinar a diferença de temperatura
Passo 4
Substituir em
Passo 5
Fazendo a conta:
Resposta
O calor a fornecer pela resistência elétrica é aproximadamente