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 convecçăo de
e coeficiente de radiação
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Basicamente, temos um tubo de aço que transporta gás quente e está sendo isolado com lã de rocha. Queremos descobrir quanto calor está sendo perdido para o ambiente. Para isso, vamos usar conceitos de condução, convecção e radiação térmica.
Passo 2
Primeiro, precisamos calcular a área superficial do tubo para entender por onde o calor está saindo. Como o tubo é cilíndrico, a área superficial
pode ser calculada usando a fórmula:
Onde
é o diâmetro externo e
é o comprimento do tubo. Como o comprimento não foi dado, vamos assumir um comprimento de 1 metro para facilitar os cálculos.
Passo 3
Agora, vamos calcular a resistência térmica da condução através da lã de rocha. A resistência térmica
é dada por:
Onde:
-
é a espessura da lã de rocha (0,03 m), -
é a condutividade térmica da lã de rocha (0,15 W/m-K), -
é a área superficial que calculamos no passo anterior.
Passo 4
Em seguida, vamos considerar a resistência térmica da convecção e da radiação na superfície externa da lã de rocha. A resistência total
é:
Onde:
-
é o coeficiente de convecção (619 W/m²-K), -
é o coeficiente de radiação (7 W/m²-K).
Passo 5
Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência térmica total
:
Passo 6
Com a resistência total, podemos calcular a taxa de transferência de calor
usando a diferença de temperatura entre a superfície do tubo e o ambiente:
Onde
.
Resposta
A taxa de transferência de calor perdida para o ambiente é aproximadamente XXX W.
Exercícios relacionados
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 convecçăo 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.
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 convecçăo de
e coeficiente de radiação
. Determine:
c) A taxa de transferência de calor de convecção externa por metro de tubo considerando os efeitos convectivos e radiativos.
c) A taxa de transferência de calor de convecção externa por metro de tubo considerando os efeitos convectivos e radiativos.
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
a conhecidas as temperaturas
e
Determine:
c) A taxa de transferencia de calor por metro de parede
c) A taxa de transferencia de calor por metro de parede
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 convecçăo 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