97 - O vapor a flui em um tubo de aço inoxidável , com diâmetros interno e externo de e , respectivamente. O tubo é coberto com um isolamento de lã de vidro com de espessura cuja superfície externa possui uma emissividade de . O calor é perdido no ar circundante e nas superfícies a por convecção e radiação. Considerando que o coeficiente de transferência de calor dentro do tubo é de , determine a taxa de perda de calor do vapor por unidade de comprimento do tubo quando o ar estiver fluindo pelo tubo a .

O diâmetro externo do tubo isolado é determinado como,

Aqui,  é o diâmetro externo do tubo e  é a espessura do isolamento.

Substitua  por e   por .

O número de Reynolds para o fluxo é determinado como:

O número de Nusselt é determinado a partir da relação dada por:

O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:

Reescreva para achar :

O calor ganho pelo tubo a partir do vapor por unidade de comprimento é determinado a partir da equação dada por:

Aqui, é o raio interno do tubo, é o raio externo do tubo de aço e é o diâmetro externo do tubo isolado.

Substitua pelos valores conhecidos:

Calcule o calor perdido pelo tubo para os arredores por unidade de comprimento do tubo, da seguinte maneira:

Aqui  está a emissividade do isolamento e  é a constante de Stefan Boltzmann.

O calor perdido pelo cano para o ambiente não passa de calor ganho do cano pelo vapor.

Portanto, calcule a temperatura da superfície do tubo, equacionando as equações (1) e (2).

Resolva a equação acima,

Uma vez que o valor obtido é próximo ao valor assumido. Portanto, a suposição está correta.

Substitua o valor de  na equação para obter a perda de calor do vapor por unidade de comprimento do tubo,

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