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 í.

Resposta

A taxa de transferência de calor perdida para o ambiente é aproximadamente XXX W.

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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 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.
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.
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
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 )