Um tubo com diâmetro de
está sendo utilizado para transportar um alimento liquido a
. O coeficiente interno de transferència de calor por conveçạa é
. O tubo (
de espessura) é feito de aço (condutividade térmica
). A temperatura do ambiente externo é
e o coeficiente externo de transferència de calor por convecção é
. Calcule o coeficiente global de transferència de calor e a perda de calor em 1 m de comprimento de tubo.
Passo 1
O enunciado trata de transferência de calor em regime estacionário através de um tubo cilíndrico: líquido a
no interior, convecção interna, condução na parede de aço e convecção externa para o ar a
. O conteúdo é o modelo de resistências térmicas em série para um cilindro. Vamos usar:
. Resistência por convecção interna
. Resistência por condução na parede cilíndrica
. Resistência por convecção externa
e depois calcular o coeficiente global e a perda de calor por metro.
e depois calcular o coeficiente global
Passo 2
Determinar diâmetros e áreas por metro de tubo. O diâmetro interno é
.
A espessura é , logo o diâmetro externo é
A espessura é
Por metro de comprimento, a área interna vale
e a externa
.
Passo 3
Calcular a resistência por convecção interna
Passo 4
Calcular a resistência por condução na parede cilíndrica
Passo 5
Calcular a resistência por convecção externa
Passo 6
Somar as resistências em série e obter o coeficiente global com base na área interna
O coeficiente global é
Passo 7
Calcular a perda de calor por metro de tubo usando
Resposta
O coeficiente global de transferência de calor é aproximadamente
e a perda de calor em
m de tubo é