Ar quente escoa a uma vazão mássica de
em um duto feito com uma folha metálica, sem isolamento térmico, com diâmetro
, que se encontra no porão de uma casa. O ar quente entra a
e, após uma distância de
, se resfria, atingindo
. O coeficiente de transferência de calor entre a superfície externa do duto e o ar ambiente, a
, é igual a
.
(a)Calcule a perda térmica
no duto ao longo do comprimento L ;
(b)Determine o fluxo térmico e a temperatura na superfície do duto em
.
(a)Calcule a perda térmica
(b)Determine o fluxo térmico e a temperatura na superfície do duto em
Passo 1
O enunciado traz ar quente escoando por um duto sem isolamento, de diâmetro
e comprimento
, com vazão mássica
. O ar entra a
e sai a
. A temperatura do ambiente é
e o coeficiente de convecção externo é
.
(a) Pede a perda térmica total no duto;
(b) pede o fluxo térmico na superfície e a temperatura da superfície no ponto .
(a) Pede a perda térmica total no duto;
(b) pede o fluxo térmico na superfície e a temperatura da superfície no ponto
Passo 2
Em regime permanente, a energia retirada do fluido é
onde adotamos para o ar
.
Passo 3
Substituindo valores:
Passo 4
Como a espessura do metal é desprezível e assumimos resistência interna pequena, tomamos a temperatura da superfície igual à do fluido. Logo, em
O fluxo de calor convectivo por unidade de área na superfície é
Se quisermos o fluxo por metro de comprimento de duto:
Resposta
(a)
(b) e
( por metro de duto)
(b)
(