Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 41
Uma longa linha de vapor não isolada, na posição horizontal, com 100 de diâmetro externo e uma emissividade de , transporta vapor a 200°C e está exposta ao ar atmosférico e a uma grande vizinhança a uma temperatura equivalente de .
(a) Calcule a perda de calor por unidade de comprimento em um dia calmo.
(b) Calcule a perda de calor em um dia com vento, com sua velocidade igual a .
(c) Para as condições da parte (a), calcule a perda térmica com uma camada de isolante com de espessura. A perda térmica irá mudar significativamente com uma velocidade de vento razoável?
Passo 1
Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades para o Ar na Tabela A.4 sob a temperatura de filme:
Temos:
Bora para os cálculos!
Passo 2
Letra a)
Aplicando um balanço de energia no sistema, temos que:
Abrindo essa equação:
Devemos obter os dados para resolvermos essa equação.
Começaremos pelo número de Rayleigh:
Seguindo para o número de Nusselt:
Calculando :
Por última, calculando :
Substituindo os dados na equação de perda de calor:
Passo 3
Letra b)
Para esse segundo caso possuímos , então, vamos lá!
Começamos calculando número de Reynolds:
Seguindo para o número de Nusselt:
Calculando :
Substituindo os dados na equação de perda de calor:
Passo 4
Letra c)
Aqui, possuímos um sistema no qual deveremos utilizar a seguinte equação:
Vamos calcular esses dados necessários!
Próximo:
Seguindo:
Assim, temos:
Por fim, calculando a perda de calor:
E assim a gente finaliza a nossa questão, até a próxima!