Uma tubulação de vapor de diâmetro interno 8 \mathrm{~cm} \mathrm{e} 5,5 \mathrm{~mm} de espessura tem sua superfície interna a uma temperatura de 300^{\circ} \mathrm{C}. A tubulação é coberta com uma camada de 4 cm de isolante com k=0,35\mathrm{W} / \mathrm{m}{ }^{\circ} \mathrm{C}. A temperatura da superficie externa do isolante é 30^{\circ} \mathrm{C}. Calcule o coeficiente global e o calor perdido por metro de comprimento, admitindo k=47 \mathrm{~W} / \mathrm{m}^{\circ} \mathrm{C} para o material do tubo.
Passo 1
O enunciado descreve calor fluindo radialmente através de duas camadas cilíndricas em série (o tubo metálico e o isolante), com a superfície interna a \,300^\circ\mathrm{C} e a superfície externa do isolante a \,30^\circ\mathrm{C}. O conteúdo é condução térmica em coordenadas cilíndricas, usando resistências térmicas em série.
Passo 2
Definimos os raios das superfícies cilíndricas:
– raio interno do tubo