Considere uma tubulação de Cobre de 100 m de comprimento que transporta vapor de água à
, mas exposto ao meio ambiente
, com as seguintes características técnicas.
Condutividade térmica do cobre: |
|
---|---|
Coeficiente de película interno à tubulação: |
|
Diâmetro interno do tubo: | 10 cm |
Diâmetro externo do tubo: | 12 cm |
Coeficiente de película externo à tubulação: |
|
Espessura do isolante: | 10 cm |
Condutividade térmica do isolante: |
|
Custo Energético: |
|
Calcule a taxa de calor perdida na presença do isolamento.
Passo 1
Beleza, então a gente tem um cano de cobre de 100 m transportando vapor a 110 °C, exposto ao ar a 25 °C, com isolamento de 10 cm. O que cai aqui é um problema de transferência de calor em série: convecção interna (do vapor pro metal), condução pelo tubinho de cobre, condução pelo isolante e convecção externa (do isolante pro ambiente). Para resolver, precisamos:
- As “áreas” e raios internos e externos (a partir dos diâmetros)
- Os coeficientes de convecção interno
e externo - As condutividades
do cobre e do isolante - A fórmula da resistência térmica em cilindro e de convecção
Passo 2
Calcular raios e áreas:
- Raio interno do tubo:
- Raio externo do tubo:
- Raio externo do isolante:
- Comprimento:
Áreas cilíndricas:
Passo 3
Calcular cada resistência:
- Convecção interna
- Condução no cobre
- Condução no isolante
- Convecção externa
Passo 4
Somando tudo dá a resistência total
A taxa de calor é
Resposta
A tubulação perde cerca de
de calor quando está isolada.