Sejam as condições do Problema 3.149, porém agora com uma espessura da parede do tubo de (diâmetros interno e externo de e respectivamente), uma resistência térmica de contato entre as aletas e o tubo de e o fato de que é a temperatura da água e não a temperatura na superfície do tubo que é conhecida. O coeficiente de transferência de calor por convecção no lado da água é Determine a taxa de transferência de calor para a água por unidade de comprimento do tubo Qual seria o efeito, em separado, de cada uma das seguintes mudanças de projeto sobre a taxa de transferência de calor: (i) eliminação da resistência de contato; (ii) aumento do número de aletas de quatro para oito; (iii) mudança do material da parede do tubo e das aletas de cobre para aço inoxidável AISI 304 ?

Para resolver essa questão, vamos assumir que:

(1) Estamos em condições de estado estacionário;

(2) A transferência de calor é unidimensional;

(3) As propriedades são constantes;

(4) A radiação é desprezível;

(5) O coeficiente de convecção uniforme em superfícies com aletas;

(6) A parede do tubo pode ser desdobrada e aproximada como uma superfície plana com N aletas retangulares retas.

A taxa de calor por unidade de comprimento pode ser expressa como:

Onde as resistências podem ser escritas como:

E os parâmetros são:

Substituindo os valores e fazendo as contas, para o caso base, encontramos:

em que

Se a resistência de contato for eliminada

Onde,

Se o número de aletas for aumentado para:

Com,

Se o material for alterado para aço inoxidável AISI 304, temos:

Com,

E,