Considere uma tubulação de Cobre de 200 m de comprimento que transporta vapor de água à
, mas exposto ao meio ambiente
, com as seguintes características técnicas:
lCu | 450 W/m.K |
---|---|
hint |
|
Dint | 10 cm |
Dext | 15 cm |
hext |
|
Sisol | 5 cm |
kisol | 0,25 W/m.K |
Custo Energético |
|
*CUIDADO, o valor da espessura deve ser somado ao raio externo ou duas vezes ao diâmetro externo.
Calcule a diferença em módulo entre as taxas de calores perdidos com e sem o isolante em W .
Passo 1
O enunciado trata de uma tubulação cilíndrica de cobre com vapor interno à
e ambiente externo a
. Vamos comparar as perdas de calor sem e com um isolante de espessura
. O método envolve representar as resistências térmicas em série: convecção interna, condução na parede de cobre, condução no isolante (quando houver) e convecção externa, e usar
onde
.
Passo 2
Calcular as resistências sem isolante. Dados geométricos: raio interno
raio externo da tubulação
comprimento
.
Áreas de troca:
Áreas de troca:
Resistências térmicas:
Logo
Passo 3
Calcular a taxa de calor sem isolante:
Passo 4
Calcular as resistências com isolante. O isolante aumenta o raio externo para
e sua área externa
Resistência de condução no isolante:
Resistência de convecção externa passará a ser
Somando-se todas em série:
Passo 5
Calcular a taxa de calor com isolante:
Passo 6
Diferença em módulo entre as taxas de calor:
Resposta
A diferença entre as taxas de calor perdidas com e sem isolante é aproximadamente