(Adaptado) Óleo a escoa lentamente através de um tubo longo com parede delgada e diâmetro interno de . O tubo está suspenso em uma sala na qual a temperatura do ar é de e o coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície externa do tubo é de .
Estime a perda de calor por unidade de comprimento do tubo.
Passo 1
As propriedades do óleo podem ser obtidas na tabela A.5 do Incropera. A , temos que:
Passo 2
A perda de calor por unidade de comprimento pode ser calculada da seguinte forma:
Onde a resistência térmica por unidade de comprimento é dada por:
Dessa equação, temos que encontrar somente o coeficiente convectivo interno.
Passo 3
O coeficiente convectivo interno é dado por:
O problema nos diz que o óleo está escorrendo lentamente, assim, podemos considerar que o escoamento é laminar. Além disso, como o tubo é muito longo, podemos considerar que o mesmo está plenamente desenvolvido.
Dessa forma, considerando condições de temperatura superficial constante, teremos:
Dessa forma, o coeficiente convectivo será:
Passo 4
A resistência térmica por unidade de comprimento será:
Substituindo os valores:
Assim, finalmente, a perda de calor por unidade de comprimento será:
