Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 141
Água quente a uma temperatura média de 90°C passa por uma fileira de oito tubos paralelos de 4 m de comprimento e diâmetro externo de 3 cm, localizados verticalmente no meio de um muro de concreto com 4 m de altura, 8 m de comprimento e 15 cm de espessura. Considerando que as superfícies da parede de concreto estão expostas ao meio a 32°C, com um coeficiente de transferência de calor de , determine a taxa de perda de calor da água quente e a temperatura da superfície da parede.
Passo 1
Beleza galera, vamos desenhar o que está acontecendo.
Olhando para a Tabela 3-7:
Já sabemos que o calor é dado por:
Como temos 8 tubos:
Já sabemos que:
Agora só precisamos calcular o S, o fator de forma de condução.
E como vamos calcula-lo?
Para um cilindro enterrado em um meio semi-infinito:
Como:
Substituindo:
Na fórmula do calor:
Passo 2
Bom, a próxima pergunta é qual será a temperatura da superfície da parede, certo?
Já sabemos que temo um fluxo de calor centro trocado aí, e também que a superfície e o ar ambiente transferem calor por convecção, não é mesmo?
Então como fica nossa equação de transferência de calor?
Como:
Só nos resta achar a área da superfície da parede, para ambos os lados.
Como a parede é considerada como um retângulo, a área das dos seus dois lados pode ser dada como:
Se o comprimento e a altura do tubo são 8 m e 4 m, respectivamente:
Achando a temperatura:
Gostaram?