Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 166
166 – O sistema de tubulação de uma casa envolve uma seção de de tubo plástico de diâmetro interno de e de diâmetro externo, exposta ao ar ambiente. Durante uma noite fria e ventosa, a temperatura do ar ambiente permanece em cerca de durante o período de 14 horas. O coeficiente combinado de transferência de calor por convecção e radiação sobre a superfície externa do tubo é estimado em , e o calor de solidificação da água é . Considerando que o tubo contém água permanente, inicialmente a , determine se a água, nessa seção do tubo, congelará completamente naquela noite.
Passo 1
A resistência térmica total do sistema pode ser calculada pela soma da condução e da convecção:
A resistência térmica no tubo é devido à condução,
A resistência térmica do lado de fora do tubo é causada por convecção,
Passo 2
Então a resistência térmica total devido à condução e convecção é:
Passo 3
A taxa total de transferência de calor pode ser calculada como:
Passo 4
Quantidade de calor perdida durante 14 horas, então a quantidade de calor em joules é,
Passo 5
A quantidade de água no tubo pode ser determinada como:
A quantidade de calor necessária para congelar completamente a água no tubo pode ser determinada da seguinte maneira:
A água no tubo congelará completamente naquela noite, já que a quantidade de perda de calor é maior que a quantidade necessária para congelar a água completamente.
Resposta
A água no tubo congelará completamente naquela noite, já que a quantidade de perda de calor é maior que a quantidade necessária para congelar a água completamente.