Em um trocador de calor, o ar escoa sobre um tubo de cobre de
de diâmetro interno e
de diâmetro externo que contém um óleo leve. O coeficiente de transferência de calor por convecção para o óleo é
e para o ar é
. Calcule o coeficiente global de transferência de calor com base na área externa do tubo:
considerando a resistência térmica do tubo (
)
considerando a resistência térmica do tubo (
Passo 1
O enunciado descreve um tubo cilíndrico de cobre com diâmetro interno
e diâmetro externo
. Por dentro escoa óleo leve com coeficiente convectivo
e por fora passa ar com
. Queremos o coeficiente global de transferência de calor
baseado na área externa do tubo, considerando também a resistência térmica de condução radial no cobre (
). O conteúdo é tratar as resistências térmicas em série (convecção interna, condução no tubo, convecção externa) num problema de coordenadas cilíndricas.
Passo 2
Calcular as resistências térmicas por unidade de comprimento
:
- Resistência à convecção interna
- Resistência de condução radial no tubo
- Resistência à convecção externa
Passo 3
A resistência total por metro de comprimento é
Para relacionar com
(base na área externa
) usamos
logo
Passo 4
Substituindo cada
em função de
,
,
,
e
, obtemos uma forma direta para
:
Passo 5
Agora inserimos os valores numéricos:
Somando,
portanto