Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 178
178 – Quando o transporte de gás natural em um oleoduto não é viável por razões econômicos ou outras, o gás é primeiro liquefeito a cerca de e depois transportado em tanques especialmente isolados, colocados em navios. Considere um tanque esférico de de diâmetro cheio de gás natural liquefeito (LNG) a . O reservatório é exposto ao ar ambiente a com coeficiente de transferência de calor de . O reservatório é uma casca fina, e sua temperatura pode ser tomada como sendo a mesma que a temperatura do LNG. O reservatório é isolado com superisolamento de de espessura e condutividade térmica efetiva de . Tomando a densidade e o calor específico de LNG como sendo e , respectivamente, estime o tempo necessário para a temperatura de LNG subir para .
Passo 1
Considere a seguinte ilustração do problema:
Passo 2
As áreas de superfície externa e interna do tanque esférico são:
Passo 3
O volume do tanque de GNL é:
Massa de GNL é:
Passo 4
A resistência térmica deste sistema esférico devido à condução é:
Passo 5
Resistência térmica devido à convecção da superfície externa ao ar atmosférico é dada por:
A resistência total se torna:
Passo 6
A taxa de transferência de calor para o GNL pode ser calculada como:
A quantidade total de calor adicionada para aumentar a temperatura do GNL de a é:
Passo 7
O tempo necessário para o GNL subir de a é: