Um tubo de aço inoxidável AISI 304 é utilizado para transportar resíduos de um processo. O fluido escoa no interior do tubo com uma temperatura de
, com um coeficiente convectivo associado de
. O tubo tem 50 cm de diâmetro interno e 3 cm de espessura. O conjunto é exposto ao ar atmosférico a
, com um coeficiente convectivo de
. Para um trecho de 10 m de comprimento, determine:
A taxa de calor perdida para o ambiente;
A taxa de calor perdida para o ambiente;
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um tubo de aço inox AISI 304 cheio de um fluido a 50 °C e isso escoa por dentro. O tubo tem diâmetro interno de 0,50 m e espessura de 0,03 m, e tá exposto ao ar de 20 °C. Por dentro a convecção é
, por fora
. A ideia é achar a taxa de calor perdida num trecho de 10 m. Esse exercício é de transferência de calor por convecção e condução em série (resistências térmicas).
Passo 2
Primeiro lista de dados e achar o diâmetro externo:
• Diâmetro interno:
• Espessura: →
• Comprimento:
• Temperaturas: ,
→ ΔT=30 K
• Coeficientes de convecção: ,
• Condutividade do aço inox AISI 304 (tabelada):
• Diâmetro interno:
• Espessura:
• Comprimento:
• Temperaturas:
• Coeficientes de convecção:
• Condutividade do aço inox AISI 304 (tabelada):
Passo 3
Agora modela as resistências térmicas em série:
- Convecção interna:
Substituindo:
Passo 4
- Condução pelo tubo (casca cilíndrica):
Passo 5
- Convecção externa:
Passo 6
Soma das resistências e cálculo de
:
Resposta
A taxa de calor perdida para o ambiente ao longo dos 10 m do tubo é de aproximadamente
.