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
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:
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
a) Manômetros tipo
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
c) A potência de bombeamento necessária para superar a perda de pressão e manter o escoamento do óleo na tubulação.
Propriedades a
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.
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.
a) Calcule a perda térmica (W) no duto ao longo do comprimento.