Considere um escoamento de óleo a em um oleoduto de 30 cm de diâmetro a uma velocidade média de . A seção horizontal de 200 m de comprimento do oleoduto passa por um lago de água gelada a . As medições indicam que a temperatura do tubo está próxima de . Desconsiderando a resistência térmica do material do tubo, determine:
b) A taxa de transferência de calor a partir do óleo

Passo 1

Vamos lá! Primeiro, vamos resumir o que o enunciado está nos dizendo. Temos um fluxo de óleo a passando por um oleoduto com diâmetro de 30 cm e velocidade média de 2 m/s. Esse oleoduto, com 200 m de comprimento, passa por um lago de água gelada a , e a temperatura do tubo está próxima de . Queremos descobrir qual é a taxa de transferência de calor que está saindo do óleo para o ambiente.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor por convecção e geometria do tubo. Vamos calcular a área de superfície do tubo que está em contato com o óleo e aplicar a fórmula da transferência de calor.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a área de superfície do tubo por onde o calor está sendo transferido. A área superficial de um cilindro (como o oleoduto) é dada pela fórmula:
onde:
  • é o diâmetro do tubo,
  • é o comprimento do tubo.

Passo 3

Substituindo os valores fornecidos:
Então:

Passo 4

Agora, precisamos calcular a diferença de temperatura entre o óleo e o ambiente:
ó

Passo 5

Para calcular a taxa de transferência de calor , usamos a fórmula da transferência de calor por convecção:
onde:
  • é o coeficiente de transferência de calor por convecção.

Passo 6

Precisamos determinar o valor de . Para um fluxo de óleo em um tubo, podemos estimar usando correlações empíricas ou tabelas específicas para o óleo em questão. No entanto, para simplificar, vamos assumir um valor típico para óleos viscosos em fluxo interno, que pode variar entre 50 a 500 . Vamos usar para nosso cálculo.

Passo 7

Agora, substituímos os valores na equação de :

Passo 8

Convertendo para uma unidade mais comum, como megawatts (MW):

Resposta

A taxa de transferência de calor a partir do óleo é aproximadamente ou .

Exercícios relacionados

Sobre o funcionamento de manômetros e a experiência de Torricelli, assinale a alternativa correta:
a) Manômetros tipo são dispositivos utilizados para medição de diferença de pressão em função da deflexão do liquido manométrico no tubo
Considere um escoamento de óleo a em um oleoduto de 30 cm de diâmetro a uma velocidade média de . A seção horizontal de 200 m de comprimento do oleoduto passa por um lago de água gelada a . As medições indicam que a temperatura do tubo está próxima de . Desconsiderando a resistência térmica do material do tubo, determine:
c) A potência de bombeamento necessária para superar a perda de pressão e manter o escoamento do óleo na tubulação.
Propriedades a :
10683
Com relação às Forças hidráulicas sobre superfícies submersas e empuxo assinale a alternativa correta:
a) A força hidráulica sobre uma superfície submersa plana inclinada tem magnitude diferente ao longo da superfície e sua linha de ação passa pelo centroide da área, localizado sempre abaixo do centro das pressões.
Ar quente escoa a uma vazão mássica de em um leito feito com uma folha metálica, sem isolamento térmico com , que se encontra no porão de uma casa. O ar quente entra a e, após uma distância de se resfria atingindo . O coeficiente de transferência de calor entre a superfície externa do duto e o ar ambiente a é igual a . Considere temperatura da superfície constante.
a) Calcule a perda térmica (W) no duto ao longo do comprimento.