Uma tubulação de aço (
) é utilizada para escoar um gás aquecido a
. Considere o raio do tubo
com
de espessura. Uma camada de isolante (
) de espessura 5 cm envolve o tubo. Obtenha o fluxo térmico por metro de tubulação sendo o coeficiente convectivo do lado interno
e do lado externo
.
Passo 1
O enunciado trata de um escoamento de gás a
dentro de um tubo de aço revestido por isolante, e pede o fluxo de calor por metro de comprimento. O problema envolve resistência térmica em série: convecção interna, condução no aço, condução no isolante e convecção externa. Para resolver, vamos:\r
- Determinar os raios interno e externo de cada camada em metros.\r
- Escrever as expressões das resistências térmicas por metro de comprimento.\r
- Somar as resistências para obter a resistência total
.\r - Calcular o fluxo linear de calor
como , com .
Passo 2
Converter dimensões para metros e anotar raios:\r
As resistências por metro de comprimento são:\r
Passo 3
Substituindo os valores numéricos:\r
Passo 4
Somando as resistências:\r
O fluxo térmico por metro de tubo é\r
Se assumirmos
, então
e\r
Resposta
Se
, o fluxo térmico por metro de tubo é aproximadamente\r