Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 164
164 – Tubos de concreto recém-fabricados são geralmente curados primeiro durante uma noite no vapor de água em u forno de cura mantido a uma temperatura de e depois por vários dias fora do forno. O calor e a unidade para o forno são fornecidos pelo vapor que flui em um tubo cujo diâmetro eterno é . Durante a inspeção da instalação, verificou-se que o tubo passa por uma seção de totalmente exposta ao ar ambiente, antes de chegar ao forno. As medições de temperatura indicam que a temperatura média da superfície externa do tubo de vapor é , quando a temperatura ambiente é . O coeficiente combinado de transferência de calor por convecção e radiação na superfície externa do tubo é estimado em . Determine a quantidade de calor perdido a partir do vapor durante o processo de cura de horas naquela noite.
O vapor é fornecido por um gerador de vapor a gás com eficiência de , e a usina paga de gás natural . Se o tubo for isolado e, como resultado disso, da perda de calor for eliminada, determine a quantia poupada em um ano como resultado do isolamento dos tubos de vapor. Suponha que os tubos de concreto são curados noites por anos. Estabeleça suas suposições
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro do tubo,
Temperatura do forno,
Comprimento do tubo,
Temperatura do tubo na superfície externa,
Temperatura ambiente,
Convecção e radiação combinadas. Coeficiente de transferência de calor do ar,
Eficiência do gerador de vapor,
Custo unitário do combustível
Passo 2
Premissas:
1. A transferência de calor através do tubo é estável e unidimensional.
2. As condutividades térmicas são constantes.
3. O forno opera continuamente.
4. Os coeficientes de transferência de calor fornecidos são responsáveis pelos efeitos da radiação.
5. As temperaturas da superfície do tubo e dos arredores são representativas da média anual durante o horário de funcionamento.
6. A planta opera 110 dias por ano.
Passo 3
A área da superfície do tubo de vapor pode ser determinada como:
A taxa de transferência de calor do tubo pode ser determinada como:
A quantidade de perda de calor durante um período de 10 horas pode ser calculada como:
Passo 4
O gerador de vapor tem uma eficiência de 85% e o aquecimento a vapor é usado por 110 dias por ano. Em seguida, a quantidade de gás natural consumida por ano e seu custo podem ser calculados como:
Então, o dinheiro economizado pela redução da perda de calor em 90% pelo isolamento torna-se,
Portanto, o dinheiro economizado em um ano como resultado do isolamento dos tubos de vapor é