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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 47

Óleo a 150 ° C escoa lentamente através de um tubo longo com parede delgada e diâmetro interno de 3 5   m m . O tubo está suspenso em uma sala na qual a temperatura do ar é de 2 5 ° C e o coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície externa do tubo é de 1 2   W / ( m 2 · K ) . Estime a perda de calor por unidade de comprimento do tubo.

Passo 1

Opa, tudo bem?

Se ajeita aí e vamos resolver essa questão juntos!

Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades do óleo a 150 ° C   ( ≅ 420   K ) na Tabela A.5:

k = 0,133   W / m ⋅ K

Explicitando a equação de perda de calor:

q c o n v ' = T m - T ∞ R t '

Com:

R t ' = 1 h o l π D + 1 h a r π D

Agora, vamos aos cálculos!

Passo 2

Calculando h o l :

h o l = k D N u D

Como temos um tubo longo, podemos considerar um escoamento laminar plenamente desenvolvido, assim:

N u D = 3,66

Assim:

h o l = 0,133 0,035 ⋅ 3,66 = 13,91   W / m 2 ⋅ K

Agora, temos todo o necessário para resolvermos a nossa questão!

Passo 3

Calculando R t ' :

R t ' = 1 h o l π D + 1 h a r π D

Substituindo os dados:

R t ' = 1 13,91 ⋅ π ⋅ 0,035 + 1 12 ⋅ π ⋅ 0,035

R t ' = 1,41   m ⋅ K / W

Por fim:

q c o n v ' = T m - T ∞ R t '

q c o n v ' = 150 - 25 1,41

Substituindo os valores:

q c o n v ' = 88,65   W / m

E assim finalizamos a nossa questão, até a próxima!

Resposta

q c o n v ' = 88,65   W / m

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