Transferência de Calor em Estado Estacionário em Cilindros Infinitos sem Geração
Condições operacionais:
Determine:
A taxa de calor em a;
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A taxa de calor em a;
Passo 1
O enunciado trata de um cilindro cilíndrico infinito com três camadas: do raio interno
até
o material tem condutividade térmica
, de
até
há isolamento com condutividade
, e nas faces interna (
) e externa (
) ocorrem convecção para fluidos a
com coeficiente
e a
com coeficiente
. Comprimento do cilindro
,m. Vamos calcular a taxa de calor em regime estacionário sem geração, usando o método de resistências térmicas em coordenadas cilíndricas.
Passo 2
Em regime estacionário a taxa de calor
satisfaz
onde
e
As resistências são:
Passo 3
Calculemos as áreas e as resistências de convecção:
,m,
,m,
,m.
Passo 4
Agora as resistências de condução:
,W/mK,
,W/mK,
,m.
Passo 5
Somando todas as resistências:
A diferença de temperatura é
,K, portanto
Resposta
A taxa de calor é aproximadamente
,W.