Estime a perda de calor por unidade de comprimento de um tubo de aço (
), de
de diâmetro externo e
de diâmetro interno, coberto com isolante térmico de amianto ( 85 mm de diâmetro externo,
). Escoa vapor pelo tubo, a
. A resistência térmica por unidade de área na parede interna é igual a
, o coeficiente de
transmissão de calor na superfície externa é
e a temperatura ambiente é
.
Calcule também os coeficientes globais Ue e Ui
transmissão de calor na superfície externa é
Calcule também os coeficientes globais Ue e Ui
Passo 1
Beleza, o enunciado quer que a gente estime a perda de calor por metro de um tubo de aço (com diâmetro interno e externo dados) que transporta vapor a 150 °C, revestido com isolante de amianto, e exposto ao ar a 15 °C.
Conteúdo: transferência de calor em regime permanente usando resistências térmicas em série (convecção interna, condução na parede de aço, condução no isolante e convecção externa). Vamos precisar:
Conteúdo: transferência de calor em regime permanente usando resistências térmicas em série (convecção interna, condução na parede de aço, condução no isolante e convecção externa). Vamos precisar:
- Área lateral de um cilindro:
. - Resistência por convecção:
(ou se vier dada resistência superficial). - Resistência por condução em casca cilíndrica:
. - Somar todas as resistências para achar
e usar .
Passo 2
Primeiro, vamos organizar e converter os dados para o SI (metros, kcal/h·m·°C):
Dado
– (diâmetro interno do aço)
– (diâmetro externo do aço)
– (diâmetro externo do isolante)
–
–
– (resistência de película interna)
– (coeficiente de convecção externo)
– ,
.
Diferença de temperatura: .
Dado
–
–
–
–
–
–
–
–
Diferença de temperatura:
Passo 3
Calcular cada resistência por metro de comprimento (
):
- Convecção interna (usando
):
- Condução no aço:
- Condução no isolante:
- Convecção externa:
Somando:
Passo 4
Agora a taxa de calor por metro:
Passo 5
Por último, os coeficientes globais:
– Área externa por metro:
– Área interna por metro:
– Área externa por metro:
– Área interna por metro:
Resposta
Perda de calor por metro:
.
Coeficiente global externo: .
Coeficiente global interno: .
Coeficiente global externo:
Coeficiente global interno: