Calcular a temperatura na parede do tubo para o seguinte caso: tolueno aquecido a
externamente a um tubo de cobre BWG 16 de
in (19 mm) é resfriado com água a
. A resistência da parede pode ser desprezada. Dados:
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um tubo de cobre BWG 16 com diâmetro de 19 mm, que está envolvido por tolueno aquecido a
de fora e sendo resfriado por água a
de dentro. A parada é calcular a temperatura na parede desse tubo. Para isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor por convecção e entender como as temperaturas se equilibram nesse sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que quando temos transferência de calor através de uma parede com resistência desprezível, a principal forma de transferência é por convecção tanto do lado interno quanto do externo. Isso significa que o calor transferido do fluido interno para a parede é igual ao calor transferido da parede para o fluido externo.
Passo 3
A gente pode usar a seguinte equação para igualar as transferências de calor:
Aqui:
-
é o coeficiente de transferência de calor interno ( ), -
é a temperatura do fluido interno (água) ( ), -
é o coeficiente de transferência de calor externo ( ), -
é a temperatura do fluido externo (tolueno) ( ), -
é a temperatura que queremos encontrar na parede.
Passo 4
Vamos rearranjar a equação para isolar
:
Passo 5
Agora é só substituir os valores:
Calculando o numerador:
E o denominador:
Então:
Resposta
A temperatura na parede do tubo é aproximadamente
.