Um tubo de aço (
) de 6 cm de diâmetro interno e
de espessura é coberto com
de amianto (
) seguido de uma camada de
de fibra de vidro (
). O coeficiente de convecção interno é
e o externo,
.
a. calcule o coeficiente global de transferência de calor
R.:
b. calcule a taxa de transferência de calor por metro de comprimento, quando as temperaturas interna externa são respectivamente
e
?
R.: 140 W
a. calcule o coeficiente global de transferência de calor
R.:
b. calcule a taxa de transferência de calor por metro de comprimento, quando as temperaturas interna externa são respectivamente
R.: 140 W
Passo 1
O enunciado descreve um tubo cilíndrico de aço com três camadas de material e convecção interna e externa. O fluxo de calor é radial e podemos modelar as resistências em série:
- resistência de convecção interna,
- resistência de condução em cada camada cilíndrica,
- resistência de convecção externa.
Vamos usar as fórmulas para cada resistência por metro de comprimento:
Passo 2
Definimos os raios de cada superfície:
(interna do aço),
(externa do aço),
(externa do amianto),
(externa da fibra).
Os coeficientes são e
.
Os coeficientes são
Passo 3
Calculamos a resistência de convecção interna:
Passo 4
Calculamos as resistências de condução em cada camada:
Passo 5
Calculamos a resistência de convecção externa:
Passo 6
Somamos todas as resistências e obtemos o coeficiente global por metro de comprimento:
Passo 7
Com
, a taxa de calor por metro é
Resposta
a.
b.
b.