O ar adjacente ao isolante está a 290 K . Se o fio transportar uma corrente de 400 A , determine:
20.16 Um fio de cobre, com diâmetro de
, é coberto com uma camada de
de material isolante tendo uma condutividade térmica de
.
a. o coeficiente convectivo de transferência de calor entre a superfície isolante e o ar ambiente
b. as temperaturas na interface isolante-cobre e na superfície externa do isolante
20.16 Um fio de cobre, com diâmetro de
a. o coeficiente convectivo de transferência de calor entre a superfície isolante e o ar ambiente
b. as temperaturas na interface isolante-cobre e na superfície externa do isolante
Passo 1
O enunciado dá um fio cilíndrico de cobre (diâmetro externo do cobre
), revestido por uma camada de isolante de espessura
(logo raio externo total
), em que circula uma corrente de
. Sabe-se também que o ar adjacente está a
e que o isolante tem condutividade térmica
. Pedem-se:
a. o coeficiente convectivo entre a superfície do isolante e o ar;
b. as temperaturas na interface cobre–isolante e na superfície externa do isolante.
a. o coeficiente convectivo
b. as temperaturas na interface cobre–isolante e na superfície externa do isolante.
Passo 2
Para calcular
seria preciso conhecer a natureza do escoamento (natural ou forçado), a velocidade do ar ou o número de Grashof/Reynolds correspondente e as propriedades do ar (viscosidade, condutividade, Prandtl) à temperatura de filme. Sem esses dados de escoamento e sem correlações apropriadas (por exemplo correlação de Nusselt para cilindro em convecção natural ou forçada), não há como determinar
.
Passo 3
Como
é necessário para montar o circuito térmico equivalente e obter as quedas de temperatura através do isolante e por convecção, a falta de valor de
impede também o cálculo das temperaturas na interface e na superfície externa.
Resposta
Não é possível determinar o coeficiente convectivo
nem, consequentemente, as temperaturas na interface e na face externa do isolante com os dados fornecidos, pois faltam as condições de escoamento necessárias para fixar
.