Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 19
Água quente a escoa através de um tubo de cobre com parede delgada e diâmetro de . O tubo encontra-se no interior de uma casca cilíndrica excêntrica, mantida a e com diâmetro de . A excentricidade, definida como a distância entre os centros do tubo e da casca, é de . O espaço entre o tubo e a casca é preenchido com um material isolante que apresenta uma condutividade térmica de . Calcule a perda de calor por unidade de comprimento do tubo e compare o resultado com a perda de calor para um arranjo concêntrico.
Passo 1
Começamos o problema indo até a Tabela 4.1 “Fatores de forma de condução e taxas de calor de condução sem dimensão para sistemas selecionados” obter o fator de forma o Caso 7, cilindro circular excêntrico de comprimento em um cilindro de igual comprimento:
Agora, temos de calcular , dados:
;
;
.
Temos:
Passo 2
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo se dá pela equação:
Substituindo obtido no Passo 1:
Dados:
;
;
.
Temos:
Passo 3
Se o arranjo fosse concêntrico, a perda de calor seria:
Substituindo os dados:
Passo 4
Comparando os resultados, a perda de calor com o arranjo excêntrico é maior que a do arranjo concêntrico.