112 - Um coletor solar é constituído por um tubo de cobre horizontal de de diâmetro externo envolto por um tubo de vidro fino concêntrico de de diâmetro. A água é aquecida à medida que flui através do tubo, e o espaço anular entre o cobre e os tubos de vidro é preenchido com ar a uma pressão de . As emissividades da superfície do tubo e da cobertura de vidro são de e , respectivamente. Durante um dia claro, as temperaturas da superfície do tubo e da cobertura de vidro são medidas como sendo e . Determine a taxa de perda de calor a partir do coletor por convecção natural e radiação por metro de comprimento do tubo.

O Coeficiente de expansão é:

Encontre o comprimento da característica.

Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:

Temos que calcular a condutividade térmica efetiva e para isso precisamos calcular o fator de forma que é dado pela seguinte relação:

Substituindo pelos valores conhecidos, temos:

Assim,

Agora precisamos calcular a taxa de transferência de calor entre os cilindros, por meio de:

Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção é .

Calcular a taxa de transferência de calor por radiação:

Portanto, a taxa de transferência de calor por radiação é .

Dessa forma, a transferência total de calor é dada pela soma das duas transferências.

Portanto, a taxa de transferência de calor total por metro é .