Um tubo de diâmetro 2 " e
de comprimento transporta um fluido a
, com coeficiente de película de
. Para facilitar a troca de calor com o ar ambiente foi sugerido o aletamento do tubo, com aletas longitudinais de 2 mm de espessura e 19 mm de altura, montadas com espaçamento aproximado de 6 mm (na base). O tubo e as aletas de aço tem coeficiente de condutividade térmica igual a
e emissividade 0,86 . O ar ambiente está a
, com coeficiente de película 15
. Desprezando a resistência da película interna, pede-se:
a) o calor transferido por convecção pelo tubo sem as aletas
b) o calor transferido por radiação pelo tubo sem as aletas
c) o número de aletas
d) o calor transferido por convecção pelo tubo aletado
e) o calor transferido por radiação pelo tubo aletado
a) o calor transferido por convecção pelo tubo sem as aletas
b) o calor transferido por radiação pelo tubo sem as aletas
c) o número de aletas
d) o calor transferido por convecção pelo tubo aletado
e) o calor transferido por radiação pelo tubo aletado
Passo 1
Resumindo o enunciado temos um tubo de diâmetro
e comprimento
, transportando fluido a
. O ar ambiente está a
. Desprezamos a resistência interna, logo a superfície do tubo está a
. O coeficiente de convecção externa sem aletas vale
, a emissividade do aço é
, e a condutividade térmica do aço é
. Para as aletas, a espessura na base é
, a altura
e o espaçamento na base
.
Passo 2
Convectivo sem aletas. A área externa do tubo é
O fluxo convectivo é
Passo 3
Radiativo sem aletas. Usamos a lei de Stefan–Boltzmann em Kcal/h:
Em Kelvin
,
.
Logo
Passo 4
Número de aletas
. Cada aleta ocupa na base uma largura
e fica espaçada
.
Passo 5
Eficiência da aleta retangular de espessura
e altura
:
Passo 6
Convecção com aletas.
Área lateral útil de cada aleta ( faces
topo):
Área lateral útil de cada aleta (
Fluxo pelas aletas:
Área descoberta do tubo:
Total convectivo aletado:
Passo 7
Radiativo aletado. A área total radiante é
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)
b)
c)
d)
e)