Um tubo de aço de 100 mm de diámetro externo e 80 mm de diâmetro interno com condutividade térmica de
transporta um gás quente que mantêm a temperatura da superficie a
. Realiza-se o isolamento com la de rocha com espessura de 30 mm e com condutividade térmica
. Sabendo que o tubo está em um ambiente a
que a vizinhança está a
com coeficiente de convecção de
e coeficiente de radiação
. Determine:
e) A temperatura da superficie externa do isolamento considerando os efeitos convectivos e radiativos. (Responder no Campo em Branco - Formato
)
e) A temperatura da superficie externa do isolamento considerando os efeitos convectivos e radiativos. (Responder no Campo em Branco - Formato
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um tubo de aço com diâmetros interno e externo, isolamento com lã de rocha, e diferentes condições de temperatura e transferência de calor. A gente vai precisar usar conceitos de condução de calor em cilindros e transferência de calor por convecção e radiação para achar a temperatura na superfície externa do isolamento.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Diâmetro interno do tubo (
): 80 mm = 0,08 m - Diâmetro externo do tubo (
): 100 mm = 0,10 m - Condutividade térmica do aço (
): 50 W/m-K - Temperatura na superfície do tubo (
): 188°C - Espessura do isolamento (
): 30 mm = 0,03 m - Condutividade térmica do isolamento (
): 0,15 W/m-K - Temperatura do ambiente (
): 35°C - Temperatura das vizinhanças (
): 41,3°C - Coeficiente de convecção (
): 619 W/m²-K - Coeficiente de radiação (
): 7 W/m²-K
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica do tubo de aço (
). Para condução de calor em cilindros, usamos:
Onde
é o comprimento do tubo. Como não temos o valor de
, ele vai ser cancelado nas equações seguintes.
Calculando:
Passo 4
Agora, calculamos a resistência térmica do isolamento (
). O diâmetro externo do isolamento (
) é:
A resistência é:
Passo 5
Por último, calculamos a resistência térmica devido à convecção e radiação na superfície externa do isolamento (
). O coeficiente total de transferência de calor é:
A área da superfície externa do isolamento (
) é:
Então,
Resposta
A temperatura da superfície externa do isolamento é aproximadamente 35,93°C.
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Um tubo de aço de 100 mm de diámetro externo e 80 mm de diâmetro interno com condutividade térmica de
transporta um gás quente que mantêm a temperatura da superficie a
. Realiza-se o isolamento com la de rocha com espessura de 30 mm e com condutividade térmica
. Sabendo que o tubo está em um ambiente a
que a vizinhança está a
com coeficiente de convecção de
e coeficiente de radiação
. Determine:
a) A taxa de transferencia de calor por metro de tubo considerando somente os efeitos convectivos do meio externo.
a) A taxa de transferencia de calor por metro de tubo considerando somente os efeitos convectivos do meio externo.
Uma parede é composta por quatro materiais isolantes, o material 1 é um anti-chamas de condutividade de
, o material 2 é um isolante com condutividade de
, o material 3 é um impermeabilizante com condutividade de
e o material 4 é estrutural com condutividade de
. Sabendo que são conhecidas as temperaturas
e
. Determine:
c) A taxa de transferência de calor por metro de parede
c) A taxa de transferência de calor por metro de parede
Uma parede é composta por quatro materiais isolantes, o material 1 é um anti-chamas de condutividade de
, o material 2 é um isolante com condutividade de
, o material 3 é um impermeabilizante com condutividade de
e o material 4 é estrutural com condutividade de
. Sabendo que são conhecidas as temperaturas
e
. Determine:
a) A temperatura T1 da parede, considerando uma espessura L de 25 mm
a) A temperatura T1 da parede, considerando uma espessura L de 25 mm
Um tubo de aço de 100 mm de diámetro externo e 80 mm de diâmetro interno com condutividade térmica de
transporta um gás quente que mantêm a temperatura da superficie a
. Realiza-se o isolamento com la de rocha com espessura de 30 mm e com condutividade térmica
. Sabendo que o tubo está em um ambiente a
que a vizinhança está a
com coeficiente de convecção de
e coeficiente de radiação
. Determine:
d) A taxa de transferência de calor de radiação por metro de tubo considerando os efeitos convectivos e radiativos.
d) A taxa de transferência de calor de radiação por metro de tubo considerando os efeitos convectivos e radiativos.