Um oleoduto no Ártico transporta óleo quente a
. Vento intenso, incide perpendicularmente sobre a tubulação com 40 cm de diâmetro com uma velocidade de
e uma temperatura de
. Desprezando a resistência da parede do tubo, calcule a potência calorífica dissipada, pelo oleoduto, por unidade de comprimento.
Passo 1
O enunciado descreve um oleoduto de diâmetro externo
em que o óleo circula a
. Há vento perpendicular à tubulação com velocidade
e temperatura ambiente
. Despreza-se a resistência térmica da parede do tubo. O objetivo é calcular a potência calorífica dissipada por unidade de comprimento, ou seja,
onde
é o coeficiente de convecção externa e
o perímetro da seção transversal.
Passo 2
Precisamos de
para fluxo forçado transversal a um cilindro. Primeiro determinamos o número de Reynolds na superfície externa do tubo:
Adotando propriedades do ar a uma temperatura média de filme
:
,
,
,
.
Passo 3
Cálculo de
:
Passo 4
Usamos a correlação de Churchill–Bernstein para cilindro em escoamento cruzado:
Substituindo os valores, obtém-se
.
Então
Então
Passo 5
O perímetro da tubulação é
e a diferença de temperatura
Assim, a potência dissipada por metro de tubo é
Resposta
A potência calorífica dissipada por unidade de comprimento é aproximadamente