Vapor saturado com pressão de
escoa com velocidade de
através de uma tubulaçăo de aço (
) de 8 cm de diâmetro interno e
de diâmetro externo. O coeficiente convectivo referente à condensação do vapor na superficie interna é
. A temperatura ambiente no exterior do duto é mantida em
e o coeficiente convectivo é
. Determine:
a) A taxa de calor perdida considerando comprimento da tubulação de
.
b) O raio crítico de isolamento para lã de vidro (
).
c) A taxa de calor perdida considerando o mesmo comprimento e isolamento térmico com espessura de 5 cm de lă de vidro
a) A taxa de calor perdida considerando comprimento da tubulação de
b) O raio crítico de isolamento para lã de vidro (
c) A taxa de calor perdida considerando o mesmo comprimento e isolamento térmico com espessura de 5 cm de lă de vidro
Passo 1
O enunciado trata de vapor saturado a
(pressão de 3 atm) que condensa no interior de um tubo de aço, de raio interno
e raio externo
, comprimento
. O coeficiente de convecção interno é
e o externo é
. Vamos modelar o fluxo de calor unidimensional em regime permanente por meio das resistências térmicas em série (convecção interna, condução na parede cilíndrica e convecção externa).
Passo 2
As três resistências são:
Substituindo os valores:
A resistência total é
Como
, a taxa de calor é
Passo 3
O raio crítico de isolamento para cilindro é dado por
onde
. Logo
Passo 4
Com espessura de isolamento
, o raio externo passa a ser
. As novas resistências externas são
Calculando:
A nova resistência total é
logo a nova taxa de calor é
Resposta
a)
.
b) .
c) .
b)
c)