Um tubo de aço transmite, por metro,
quando as temperaturas nas faces interna e externa são, respectivamente,
e
. Se o tubo possui diâmetro interno igual a
e espessura
, pede-se:
Qual a densidade de fluxo na superfície externa?
Qual a densidade de fluxo na superfície externa?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que um tubo de aço, por cada metro de comprimento, transporta 3,2 kW de calor quando as faces interna e externa estão a 50 °C e 48 °C. O diâmetro interno é 6 cm e a espessura da parede é 0,3 cm. A pergunta é: qual é a densidade de fluxo térmico na superfície externa?
Conteúdo envolvido: condução de calor em geometria cilíndrica e definição de fluxo de calor (densidade de fluxo).
O que precisamos saber:
Conteúdo envolvido: condução de calor em geometria cilíndrica e definição de fluxo de calor (densidade de fluxo).
O que precisamos saber:
- Como achar o diâmetro externo a partir do interno e da espessura.
- Área da superfície externa por metro de tubo.
- Definição de densidade de fluxo de calor:
.
Passo 2
Primeiro, a gente encontra o diâmetro externo do tubo.
Se o diâmetro interno é
Se o diâmetro interno é
e a espessura da parede é
então o diâmetro externo
vale
Passo 3
Agora calculamos a área da superfície externa para um metro de comprimento. Num cilindro, a área lateral é
Como estamos considerando só um metro de comprimento (
m),
Passo 4
A definição de densidade de fluxo térmico na superfície externa é
onde
é a taxa de calor por metro de tubo. Sabendo que
, temos
Resposta
A densidade de fluxo na superfície externa é aproximadamente