Um duto de ar quente, com diâmetro externo de 22 cm e temperatura superficial de
, está localizado num grande compartimento cujas paredes estão a
. O ar no compartimento está a
e o coeficiente de película é
. Determinar a quantidade de calor transferida por unidade de tempo, por metro de tubo, se :
o duto é de estanho (
).
o duto é de estanho (
Passo 1
O enunciado descreve um tubo cilíndrico de diâmetro externo
e temperatura superficial
, imerso em ar a
com coeficiente convectivo
. As paredes do compartimento, que definem o ambiente para radiação, estão a
. O tubo é de estanho com emissividade
e a constante de Stefan–Boltzmann é
. Queremos a taxa de perda de calor por metro de tubo, somando convecção e radiação.
Passo 2
Primeiro convertemos
para unidades SI (W/
·K).
logo
Passo 3
Calcular a perda por convecção por metro de tubo. A área externa por metro é
A diferença de temperaturas é
Portanto
Passo 4
Calcular a perda por radiação por metro de tubo. Passamos as temperaturas para Kelvin:
Então
Calculando
Passo 5
Somando as duas contribuições, obtemos a taxa total de calor por metro:
Resposta
A perda de calor é aproximadamente
por metro de tubo.