Vapor dágua a
escoa em um tubo de aço inoxidável
com diâmetros interno e externo de 5 cm e
, respectivamente. O tubo é isolado por uma camada de
de espessura de lã de vidro
. Calor é trocado com o ar ambiente em volta, que está a
, por convecção, com um coeficiente de transferência de
. Sabendo que o coeficiente de transferência de calor por convecção dentro do tubo é de
, determine a queda de temperatura na parede do tubo. Resposta: (a)
(b)
©
.
Passo 1
Beleza, a gente tem vapor de água a 220 °C passando por um tubo de aço inox (diâmetro interno 5 cm, externo 5,3 cm), coberto por lã de vidro de 2,5 cm. Por dentro o coeficiente de convecção é
e por fora
. O ar ambiente está a 8 °C.
Conteúdo: transferência de calor por convecção e condução em parede cilíndrica. Vamos modelar tudo como resistências térmicas em série e achar a queda de temperatura só na parede de aço.
Conteúdo: transferência de calor por convecção e condução em parede cilíndrica. Vamos modelar tudo como resistências térmicas em série e achar a queda de temperatura só na parede de aço.
Passo 2
Teoria que vamos usar:
- Convecção:
- Condução em cilindro:
- Para uma disposição em série:
e .
Aqui computamos por metro de comprimento (m).
Passo 3
Calcular cada resistência (por metro de tubo):
-
Convecção interna (diâmetro
m):
-
Condução na parede de aço (
m):
-
Condução na lã de vidro (espessura
m, de raio interno até externo ):
-
Convecção externa (diâmetro
m):
Passo 4
Somamos as resistências e achamos o fluxo de calor:
Passo 5
Agora, a queda de temperatura só na parede de aço é
Resposta
A queda de temperatura na parede de aço do tubo é aproximadamente
.