Em um tubo de metal usado para bombear pasta de tomate, o coeficiente global de transferência de calor com base na área interna é
. O diâmetro interno do tubo é 5 cm e a espessura do tubo é de 2 cm . A condutividade térmica do metal é
. Calcule o coeficiente externo de transferência de calor, sabendo que o coeficiente interno de transferência de calor por conveção é 5
.
Passo 1
O enunciado nos dá um tubo metálico com diâmetro interno
e espessura
, logo o diâmetro externo é
A condutividade térmica do metal é
. O coeficiente de convecção interno é
e sabemos que o coeficiente global com base na área interna é
. Precisamos achar o coeficiente externo de convecção
. O conteúdo é transferência de calor em série por convecção, condução em parede cilíndrica e de novo convecção.
Passo 2
Modelamos o problema como resistências térmicas em série:
– resistência de convecção interna
– resistência de convecção interna
– resistência de condução através da parede cilíndrica
– resistência de convecção externa
em que
e
.
Passo 3
A relação entre o coeficiente global
(base interna) e as resistências é
Substituindo
e
e multiplicando tudo por
, obtemos
Passo 4
Isolando
na equação acima:
logo
Passo 5
Substituindo os valores numéricos:
Então o denominador fica
e por fim
Resposta
O coeficiente externo de transferência de calor é aproximadamente