Se uma camada de isolante térmico 12 cm feita de amianto for colocada sobre a tubulação, qual é o fluxo de calor perdido para o ambiente por unidade de comprimento do duto.
condutividade térmica do aço: 40 w / m^circ C
condutividade térmica do amianto: 0,16 w / m^circ C
coeficiente de transferência de calor por convecção: 5 w / m^2 circ C

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre como calcular o fluxo de calor perdido para o ambiente por unidade de comprimento de uma tubulação que está isolada com uma camada de amianto de 12 cm. Vamos usar conceitos de transferência de calor por condução e convecção. Para isso, precisaremos das condutividades térmicas do aço e do amianto, além do coeficiente de transferência de calor por convecção.

Passo 2

Primeiro, entender a transferência de calor. Quando temos uma tubulação quente, o calor pode se perder de duas maneiras principais:
  1. Condução através das paredes da tubulação e do isolante.
  2. Convecção a partir da superfície externa do isolante para o ambiente.
Vamos calcular a resistência térmica de cada etapa para depois descobrir o fluxo de calor total perdido.

Passo 3

Resistência térmica por condução na tubulação de aço:
A resistência térmica por condução em uma parede cilíndrica é dada por:
Raço = ln(raço + Deçççç
Onde:
  • ç é o raio interno da tubulação de aço.
  • m (12 cm de isolamento).
  • ç
  • m (por unidade de comprimento).

Passo 4

Resistência térmica por condução no isolamento de amianto:
Similar ao passo anterior, a resistência térmica do isolante é:
Ramianto = ln(raço + Deçç
Assumindo que o isolamento de amianto tem a mesma espessura de 12 cm, m, e .

Passo 5

Resistência térmica por convecção no ambiente:
A resistência térmica devido à convecção na superfície externa do isolamento é:
Rconvecção = 1h cdot 2pi (raço + Deçãç
Onde ².

Passo 6

Resistência térmica total:
A resistência térmica total é a soma das resistências individuais:
Rtotal = Raço + Ramianto + Rconvecção ççã

Passo 7

Cálculo do fluxo de calor perdido:
O fluxo de calor por unidade de comprimento ( q = De) pode ser calculado usando a diferença de temperatura ( ) e a resistência total:

Resposta

O fluxo de calor perdido para o ambiente por unidade de comprimento do duto é dado por:
q = Deççççç
Onde é a diferença de temperatura entre o interior da tubulação e o ambiente.

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