Um tubo de aço inox ( e condutividade térmica constante) com diâmetro nominal de 2 in, transporta vapor de água a . Considerando Regime permanente calcule a perda de calor para o exterior quando a temperatura da parede externa tubo atingir ?

Passo 1

Vamos analisar o problema: Temos um tubo de aço inox com diâmetro nominal de 2 polegadas que transporta vapor de água a 121°C. Queremos calcular a perda de calor para o exterior quando a temperatura da parede externa do tubo atinge 32°C, considerando um regime permanente. Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de condução de calor em regime permanente, especificamente a Lei de Fourier para transferência de calor através de uma parede cilíndrica.

Passo 2

Primeiro, vamos converter o diâmetro do tubo de polegadas para metros para facilitar os cálculos:
â

Passo 3

Em regime permanente, a taxa de transferência de calor pelo tubo cilíndrico pode ser calculada usando a fórmula da condução de calor para cilindros:
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor (W).
  • é a condutividade térmica do aço inox.
  • é o comprimento do tubo (vamos considerar por unidade de comprimento, ou seja, m).
  • é a temperatura interna (121°C).
  • é a temperatura externa (32°C).
  • é o raio interno do tubo.
  • é o raio externo do tubo.

Passo 4

Como não foi fornecida a espessura da parede do tubo, vamos assumir que a espessura é pequena em relação ao diâmetro, permitindo usar a aproximação de parede fina:
Onde é a espessura da parede. Com essa aproximação, a fórmula simplifica para:

Passo 5

Sem a espessura da parede ( ) fornecida, não podemos calcular um valor numérico específico para . Contudo, se a espessura for conhecida ou fornecida, poderíamos substituí-la na fórmula para encontrar a taxa de perda de calor.

Resposta

Sem a espessura da parede do tubo, não é possível determinar numericamente a perda de calor. Seria necessário obter esse dado para calcular utilizando a fórmula da condução de calor em regime permanente para um cilindro.

Exercícios relacionados

Em um processo onde de vapor acionam uma turbina. O vapor entra na turbina a 44 atm e e a uma velocidade de e a deixa a um ponto 5 m abaixo da entrada a pressão atmosférica e a uma velocidade de . A turbina libera trabalho no eixo a taxa de 700 kW , e as perdas de calor na turbina são estimadas em . Represente em um fluxograma e calcule a variação de entalpia especifica associada ao processo.
Considere o campo de escoamento dado por:
Determine (a) o número de dimensões do escoamento, (b) se ele é um possível escoamento incompressível e © a aceleração de uma partícula fluida no ponto .
Pão de queijo com formato esférico e com 30 mm de diâmetro cuja superfície possui uma emissividade de 0,8 é posto em um forno de grandes dimensões em que as paredes se encontram à temperatura uniforme de . A temperatura do ar no forno é de , e o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o pão de queijo e o ar no forno é de . Qual será a temperatura em regime permanente da superfície do pão de queijo?