anexo2 - Rota 04

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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)