(2,5 pontos) Um oleoduto de
de diâmetro externo a,
, transporta óleo e está exposto a um ambiente a
com um coeficiente de transferência convectiva
. Calcule a espessura do isolamento de amianto
necessário para reduzir
a perda de calor do tubo.
Passo 1
O oleoduto tem diâmetro externo
,cm, portanto raio externo
O óleo está a
, o ambiente a
e o coeficiente convectivo é
,W/(
C). O isolamento é de amianto com condutividade térmica
,W/(m
C). Queremos uma espessura
tal que a perda de calor caia 30 % em relação ao tubo nu.
Passo 2
Para o tubo nu, a resistência térmica por convecção (por metro de comprimento) é
A taxa de transmissão de calor é
Passo 3
Com isolamento de raio externo
, a resistência total (condução no anel + convecção na superfície externa) vale
A nova taxa de calor é
Passo 4
Queremos reduzir 30 %, isto é
Substituindo
e multiplicando tudo por
, obtemos a equação para
:
Passo 5
Inserindo os valores numéricos e simplificando, chega-se a
Resolvendo por tentativa (ou método numérico), encontra-se
Logo a espessura de isolamento é
Resposta
A espessura de isolamento de amianto deve ser aproximadamente
mm.