- Um tubo de diâmetro 5 cm está à temperatura de
. O tubo está envolto em ar a
sendo o coeficiente de convecção com o ar de
, pelo que se pretende isolar o tubo com lã mineral de condutividade 0.150
.
a) Determine a espessura critica do isolamento.
b) Calcule a perda de calor do tubo sem isolamento e com isolamento de raio igual ao raio critico por metro de tubo.
a) Determine a espessura critica do isolamento.
b) Calcule a perda de calor do tubo sem isolamento e com isolamento de raio igual ao raio critico por metro de tubo.
Passo 1
O enunciado descreve um tubo cilíndrico de diâmetro
(raio interno
) à temperatura da superfície
, imerso em ar a
com coeficiente de convecção
. Deseja‐se envolver o tubo com lã mineral de condutividade térmica
.
a) Calcular o raio crítico do isolamento e a espessura correspondente.
b) Para de comprimento, calcular a taxa de perda de calor sem isolamento e com isolamento até o raio crítico.
Conteúdo: transferência de calor em série (condução convecção) em geometria cilíndrica; conceito de raio crítico.
a) Calcular o raio crítico do isolamento e a espessura correspondente.
b) Para
Conteúdo: transferência de calor em série (condução
Passo 2
O raio crítico para isolamento cilíndrico é dado por
Substituindo
e
, vem
Passo 3
A espessura crítica do isolamento é
Passo 4
Sem isolamento, a perda de calor por metro de tubo é exclusivamente pela convecção na superfície do tubo:
onde
e
.
Calculemos
Calculemos
Logo
Passo 5
Com isolamento até o raio crítico
, há duas resistências em série:
Calculando cada termo:
A perda de calor por metro é então
Resposta
a)
, espessura
.
b) Sem isolamento ; com isolamento até o raio crítico
.
b) Sem isolamento