Calcular o coeficiente global de transferência de calor para o seguinte caso: álcool metílico em um tubo interno de um trocador de calor de tubo duplo, cujo fluido refrigerante é água.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Precisamos calcular o coeficiente global de transferência de calor ( ) em um trocador de calor de tubo duplo, onde temos álcool metílico no tubo interno e água no tubo externo. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução e convecção, além de aplicar as fórmulas apropriadas para combinar esses efeitos.

Passo 2

Primeiro, identificamos as resistências térmicas envolvidas no sistema. O coeficiente global de transferência de calor ( ) leva em consideração três resistências principais:
  1. Convecção na superfície interna ( ): É a resistência ao fluxo de calor entre o álcool metílico e a parede do tubo interno.
  2. Condução através da parede do tubo ( e ): É a resistência ao fluxo de calor através do material da parede do tubo.
  3. Convecção na superfície externa ( ): É a resistência ao fluxo de calor entre a parede do tubo externo e a água.

Passo 3

A fórmula para calcular o coeficiente global de transferência de calor ( ) considerando essas resistências é:
Essa equação basicamente soma todas as resistências térmicas e depois inverte para encontrar o coeficiente global.

Passo 4

Agora, vamos substituir os valores fornecidos na fórmula. Primeiro, é importante garantir que todas as unidades estejam coerentes. Vamos converter o espessura da parede do tubo de milímetros para metros:
Substituindo os valores:

Passo 5

Vamos calcular cada termo individualmente:
  1. Convecção interna:
²
  1. Condução através da parede:
²
  1. Convecção externa:
²

Passo 6

Somando todas as resistências térmicas:
²

Passo 7

Invertendo o resultado para encontrar :
²

Resposta

O coeficiente global de transferência de calor ( ) é aproximadamente 608 W/m²·°C.

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18 8
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