68 - Uma tubulação de vapor sem isolamento térmico é utilizada para transportar vapor d’água a altas temperaturas de um prédio para outro. A tubulação tem de diâmetro, apresenta uma temperatura superficial de e está exposta ao ar ambiente a . O ar se move em escoamento cruzado sobre a tubulação com uma velocidade de .

(a) Qual é a perda de calor por unidade de comprimento do tubo?

(b) Analise o efeito de se isolar a tubulação com espuma de uretano rígida . Calcule e represente graficamente a perda de calor em função da espessura da camada de isolamento térmico para .

Considere as propriedades do ar da tabela “Propriedades termo físicas de vários gases à pressão atmosférica” para

Vamos agora determinar o número de Reynolds:

Como o produto do número de Prandtl e do número de Reynolds são maiores que , considere a correlação de Churchill e Bernstein para calcular o número de Nusselt.

Agora podemos calcular o coeficiente de convecção:

Vamos calcular a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento com a seguinte fórmula.

Aqui, é o diâmetro do cilindro,  é o coeficiente médio de convecção,  é a temperatura da superfície do tubo de vapor e  é a temperatura do ar.

Portanto, a perda de calor por unidade de comprimento do tubo é .

b) Essa subparte pode ser resolvida usando apenas o software.