Calcule a redução percentual da perda de calor de uma tubulação de cobre com o uso de uma isolação conforme as características a seguir: A tubulação ( ) tem um diâmetro interno de 10 cm e um diâmetro externo de 12 cm . Vapor saturado flui através dela a . A tubulação está localizada em um espaço a e o coeficiente de transferência de calor por convecção externo é estimado em . O isolamento disponível tem a espessura de 5 cm e um . Desprezar a resistência de convecção interna, pois há condensação do vapor.( R: ).

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Aqui a gente precisa calcular a redução percentual na perda de calor de uma tubulação de cobre quando adicionamos um isolamento. A matéria principal aqui é condução de calor e resistência térmica. Para resolver, vamos precisar usar as fórmulas de resistência térmica para condução em cilindros e para convecção.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as dimensões da tubulação:
  • Diâmetro interno: 10 cm ⇒ Raio interno ( ) = 5 cm = 0,05 m
  • Diâmetro externo: 12 cm ⇒ Raio externo ( ) = 6 cm = 0,06 m
  • Espessura do isolamento: 5 cm ⇒ Raio externo do isolamento ( ) = + 5 cm = 6 cm + 5 cm = 11 cm = 0,11 m

Passo 3

Vamos calcular a resistência térmica da tubulação de cobre ( ). A fórmula para resistência térmica por condução em um cilindro é:
Como vamos considerar por metro de comprimento ( m), a fórmula fica:
Substituindo os valores:

Passo 4

Agora, vamos calcular a resistência térmica por convecção externa ( ). A fórmula é:
Com ² e m:

Passo 5

Sem o isolamento, a resistência total ( ) é a soma de e :

Passo 6

Vamos agora calcular a resistência térmica da isolação ( ):
Substituindo os valores:

Passo 7

Com o isolamento, a resistência total ( ) é:

Passo 8

Agora, vamos calcular a redução percentual na perda de calor:
çã
Substituindo:
çã
Arredondando, temos aproximadamente 70% de redução na perda de calor.

Resposta

A redução percentual da perda de calor com o uso do isolamento é de aproximadamente 70%.

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Sobre a equação de Bernoulli, considere as seguintes afirmações:
I. A equação de Bernoulli é aplicável somente em escoamentos viscosos.
II. A equação de Bernoulli pode ser derivada a partir do princípio da conservação da energia para um fluido incompressível e ideal em regime estacionário.
III. A equação de Bernoulli estabelece uma relação direta entre a pressão, a velocidade e a altura do fluido, mas somente em um tubo com variação de diâmetro.
IV. A equação de Bernoulli não leva em consideração a energia cinética do fluido em movimento.
Qual das afirmações acima é verdadeira?
a) Apenas a I é verdadeira.
b) Apenas a II é verdadeira.
c) Apenas a III é verdadeira.
d) Apenas a IV é verdadeira.
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