PP Parede Cilindrica

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Curso de Engenharia Química 
Disciplina: Fenômenos de Transporte 2 
Professora: Karla Miranda Barcellos 
 
 
PROBLEMAS PROPOSTOS 
 
 
1. Um forno cilíndrico é constituído com material de condutividade térmica 
1kcal/hm °C e possui raio interno e externo igual a 1m e 2 m, respectivamente, 
sua altura é de 6 m. Qual deve ser a espessura de uma camada isolante com 
k=0,2 kcal/h m °C capaz de envolvendo o forno, reduzir o fluxo de calor para 
60% do fluxo inicial. Considere o coeficiente de transferência de calor por 
convecção entre o tubo e o ambiente externo de 10kcal/ h m² ºC. 
 
 
2. Calcular a perda de calor de um tubo de 3 m de comprimento e 3 in de 
diâmetro nominal, coberto com 40 mm de um material isolante, tendo uma 
condutividade térmica de 0,06 kcal/h m °C. Supor que as temperaturas das 
superfícies interna e externa da isolação sejam 200 e 27 °C, respectivamente. 
 
3. Vapor a uma temperatura de 110 °C escoa, à velocidade de 1 m/s, através de 
um tubo de aço-carbono 0,5 %, o qual apresenta o diâmetro externo e interno 
com 26 mm e 18 mm. O coeficiente de transmissão de calor na superfície 
interna é 500 kcal/h m2 °C. Uma película de depósitos na superfície interna 
acrescenta uma resistência térmica de 0,20 h m2 °C/kcal. Estime a perda de 
calor por metro de comprimento do tubo, se este estiver coberto por uma 
camada de 50 mm de isolamento com 85 % de magnésio. Admita coeficiente 
de transmissão de calor na superfície externa como sendo 10 kcal/h m2 °C e a 
temperatura do meio ambiente 20 °C. 
 
4. Um tanque cilíndrico de aço inoxidável (espessura de 3 mm) possui as 
seguintes dimensões externas: diâmetro = 100cm altura= 80cm. Este tanque 
é utilizado para armazenamento de um fluido quente e deve, portanto ter a sua 
parede lateral isolada com lã de rocha. A temperatura da parede em contato 
com o fluido é 260
o
C e deseja-se que após o isolamento a temperatura da 
parede externa seja no máximo 40
o
C. O tanque é exposto ao ar ambiente e seu 
coeficiente convectivo externo é 15 kcal/hm
2o
C. Sabendo-se que no local 
encontra-se disponível lã de rocha com espessuras de 1 in; 2in; 3in;... etc., 
escolher, a espessura mais indicada para o isolamento. Suponha T = 25
o
C. 
Calcule a temperatura da parede exposta ao ar ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso de Engenharia Química 
Disciplina: Fenômenos de Transporte 2 
Professora: Karla Miranda Barcellos 
 
 
Problemas Propostos 
 
3-48- Incropera 
 
Um tubo de paredes delgadas com 100mm de diâmetro, sem isolamento 
térmico, é usado para transportar água para equipamentos que operam ao ar 
livre e usam água como substância refrigerante. Em condições de inverno 
rigoroso, a parede do tubo chega a atingir temperatura de -15ºC, e uma 
camada cilíndrica de gelo se forma sobre a sua superfície interna. Para uma 
temperatura média da água de 3ºC e um coeficiente de transmissão de calor 
por convecção de 2000W/m²K na superfície interna da camada de gelo, 
que se encontra a 0°C, determine a espessura da camada de gelo. 
 
 
3-45 
 
Uma tubulação de aço com paredes delgadas e 0,20m de diâmetro é usada 
para transportar vapor saturado a uma pressão de 20bars através de uma 
sala onde a temperatura do ar é de 25ºC e o coeficiente de transferência de 
calor por convecção na superfície externa da tubulação é de 20 W/m²K. 
Qual é a perda de calor por unidade de comprimento para o tubo nu (sem 
isolamento)? Estime a perda de calor por unidade de comprimento, se uma 
camada de isolamento térmico (magnésia 85%) com 50 mm de espessura 
for instalada ao redor do tubo. Tanto o aço como a magnésia podem ser 
considerados com emissividade igual a 0,8. A resistência convectiva no 
lado do vapor pode ser desprezada. 
 
3-46 
 
Vapor a uma temperatura de 250ºC escoa através de uma tubulação de aço 
(AISI 1010) com diâmetro interno de 60mm e diâmetro externo de 75mm. 
O coeficiente de convecção entre o vapor e a superfície interna da 
tubulação é de 500W/m²K, enquanto aquele entre a superfície externa e a 
vizinhança é de 25 W/m²K. A emissividade da tubulação é de 0,8 e a 
temperatura do ar e da vizinhança é de 20ºC. Qual é a perda de calor por 
unidade de comprimento da tubulação?