Um tubo de aço inoxidável
com
de diâmetro interno,
de diâmetro externo e
de comprimento é usado para transportar água de nascente a
. O tubo passa por uma sala a
e o coeficiente de transferência de calor por convecção é de
. Determine a taxa de perda de calor da água através do tubo.
Passo 1
Beleza, o problema diz o seguinte: temos um cano de aço inox (condutividade térmica
), comprimento
, diâmetro interno
e externo
. A água dentro está a
, o ambiente da sala a
e o coeficiente de convecção fora do cano é
. A ideia é achar a taxa de calor que escapa da água. Vamos tratar o problema como uma resistência térmica em série: condução no cano + convecção na superfície externa.
Passo 2
Teoria envolvida:
- Condução em parede cilíndrica: a resistência é
onde
e
.
2) Convecção na superfície externa:
2) Convecção na superfície externa:
E a taxa de calor total vem de
como se fosse uma “corrente” num circuito (diferença de temperatura sobre resistência total).
Passo 3
Calculando
:
Passo 4
Calculando
:
Passo 5
Agora junta as resistências e calcula
:
Resposta
A taxa de perda de calor da água através do tubo é de aproximadamente
.