Enunciado

52. Em uma usina de potência, tubos de transporte de vapor superaquecido são muito comuns. Vapor superaquecido escoa a uma taxa de 0,3   k g / s dentro do tubo de 5   c m de diâmetro e 10   m de comprimento. O tubo está localizado a   20   ° C na temperatura de superfície uniforme de   100   ° C . Considerando que a queda de temperatura entre a entrada e saída do tubo é 30   ° C e o calor específico do vapor é 2.190   J / k g ∙ K , determine o coeficiente de transferência de calor como resultado da convecção entre a superfície do tubo e arredores.

Passo 1

Para determinar o coeficiente de transferência de calor como resultado da convecção usamos

Q p e r d a = h A s T s - T ∞

Reorganizando temos

h = Q p e r d a A s T s - T ∞

Para achar h , precisamos determinar A s e Q p e r d a

Passo 2

Para determinar a área utilizamos

A s = π D L

A s = π ∙ 0,05 ∙ 10

A s = 1,571   m

Passo 3

Agora vamos determinar Q p e r d a

Q ˙ p e r d a = m c p Δ T

Q ˙ p e r d a = 0,3 ∙ 2190 ∙ 30

Q ˙ p e r d a = 9 ∙ 2190

Q ˙ p e r d a = 19710   J / s = 19710   W

Passo 4

Substituindo os termos

h = 19710   1,571   100 - 20

h = 19710   1,571 ∙ 80

h = 19710   125,68

h = 19710   125,68

h = 156,83   W / m 2 ∙ ° C

Resposta

h = 156,83   W / m 2 ∙ ° C

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