Em um trocador de calor, o ar escoa sobre um tubo de cobre de 2,6 cm de diâmetro interno e 3,2 cm de diâmetro externo que contém um óleo leve. O coeficiente de transferência de calor por convecção para o óleo é 120 W /(m^2 cdot K) e para o ar é 35 W /(m^2 cdot K). Calcule o coeficiente global de transferência de calor com base na área externa do tubo:
desprezando a resistência do tubo

Passo 1

O enunciado descreve um tubo de cobre com diâmetro interno di=2,6:cm e externo do=3,2:cm, contendo óleo (coeficiente de convecção interno hi=120:W/m^2cdotK) e exposto ao ar (coeficiente de convecção externo ho=35:W/m^2cdotK). Queremos o coeficiente global de transferência de calor U baseado na área externa Ao, desprezando a resistência do tubo. Vamos usar o modelo de resistências térmicas em série.

Passo 2

A resistência térmica total por metro de comprimento, com base em Ao, é a soma das resistências de convecção interna e externa:
1U,Ao =1hi,Ai+1ho,Ao

Passo 3

Como Ai=pi,di,L e Ao=pi,do,L, tem-se
1U,Ao =1hi,pi,di,L+1ho,pi,do,L =1pi,do,Ll(dodi,hi+1hor)
Cancelando pi,do,L em ambos os lados resulta
1U =dodi,hi+1ho

Passo 4

Substituindo di=0,026:m, do=0,032:m, hi=120 e ho=35:
1U =0,0320,026cdot120+135 =0,010257+0,028571 =0,038828:m^2cdotK/W
Portanto
U=10,038828=25,8:W/m^2cdotK

Resposta

Uapprox25,8:W/m^2cdotK.

Exercícios relacionados