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ANEXO 2 Cálculo de U para tubulações Para tubulações ou quaisquer sistemas cilíndricos, é possível calcular o coeficiente global em função do raio interno e do raio externo do tubo. Figura 1. Volume de controle para coeficiente global em tubulação composta Fonte: Incropera et al. Princípios de Transferência de Calor e Massa. Como expressão geral para determinar o fluxo de calor, continuamos com a expressão: 𝑞 𝐴 = 𝑈(𝑇∞.4 − 𝑇∞,1) (1) Essa é a mesma expressão a ser usada em paredes planas, sendo agora 𝑇∞.4 = temperatura do fluido externo(K); 𝑇∞,1 = temperatura do fluido interno(K) e A = área da superfície de troca térmica (m2). O coeficiente global será, usando os mesmos princípios adotados para sua determinação vistos no caso de paredes planas, então: 𝑈 = 1 1 ℎ1 + 𝑟1 𝑘𝐴 𝑙𝑛( 𝑟2 𝑟1 )+ 𝑟1 𝑘𝐵 𝑙𝑛( 𝑟3 𝑟2 )+ 𝑟1 𝑘𝐶 𝑙𝑛( 𝑟4 𝑟3 )+ 𝑟1 𝑟4 1 ℎ4 (2) Note que todos os termos contêm r1, que é o raio interno da tubulação. Isso ocorre porque estamos arbitrando um sentido de troca térmica de dentro da tubulação para fora dela. No caso de o sentido de troca térmica ser do fluido externo para o fluido interno, teremos: 𝑈 = 1 1 ℎ4 + 𝑟4 𝑘𝐴 𝑙𝑛( 𝑟2 𝑟1 )+ 𝑟4 𝑘𝐵 𝑙𝑛( 𝑟3 𝑟2 )+ 𝑟4 𝑘𝐶 𝑙𝑛( 𝑟4 𝑟3 )+ 𝑟4 𝑟1 1 ℎ1 (3)
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