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.

Passo 1

Vamos resolver a parte d) do exercício, que envolve a taxa de transferência de calor por radiação em um tubo de aço isolado. O conteúdo principal aqui é transferência de calor por radiação e convecção. Para resolver, vamos precisar das fórmulas que descrevem a transferência de calor por radiação e considerar os efeitos da convecção nesse processo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é transferência de calor por radiação. A radiação térmica é a emissão de energia na forma de ondas eletromagnéticas devido à temperatura. Para calcular a taxa de transferência de calor por radiação ( ), usamos a seguinte fórmula:
Onde:
  • é a constante de Stefan-Boltzmann ( ),
  • é a emissividade do material,
  • é a área de superfície,
  • é a temperatura da superfície (em Kelvin),
  • é a temperatura ambiente (em Kelvin).
No entanto, o problema menciona um coeficiente de radiação ( ) e um coeficiente de convecção ( ). Nesse caso, podemos simplificar a expressão considerando a transferência combinada de calor por convecção e radiação:
Onde:
  • ,
  • .

Passo 3

Vamos calcular :

Passo 4

Agora, precisamos determinar a temperatura diferencial :

Passo 5

Em seguida, vamos calcular a área de superfície por metro de tubo ( ). Considerando que estamos calculando por metro de comprimento, o perímetro do tubo será:
í
Então, a área por metro ( ) é:
í

Passo 6

Finalmente, aplicamos os valores na fórmula da taxa de transferência de calor:

Resposta

A taxa de transferência de calor por radiação, considerando os efeitos convectivos e radiativos, é aproximadamente 28.700 W/m.

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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
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 )
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:
d) A largura L do material para que a temperatura reduza (Responder no Campo em Branco )
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:
b) A taxa de transferência de calor de condução por metro de tubo considerando os efeitos convectivos e radiativos.