7.5 Perda de calor a partir do tubo de vapor para ar ventoso Um longo tubo de vapor de 10 cm de diâmetro, cuja temperatura da superfície externa é...

Para determinar a taxa de perda de calor do tubo de vapor, podemos utilizar a fórmula da taxa de transferência de calor por convecção: Q = h * A * (Ts - Ta) Onde: Q é a taxa de perda de calor (em Watts) h é o coeficiente de transferência de calor por convecção (em Watts por metro quadrado por Kelvin) A é a área de superfície do tubo (em metros quadrados) Ts é a temperatura da superfície externa do tubo (em Kelvin) Ta é a temperatura do ar (em Kelvin) Primeiro, precisamos converter as temperaturas para Kelvin: Ts = 110 + 273 = 383 K Ta = 10 + 273 = 283 K Em seguida, podemos calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção, que depende da velocidade do vento. Para um tubo de diâmetro grande, podemos utilizar a seguinte relação empírica: h = 0,726 * (v^0,6) Onde: h é o coeficiente de transferência de calor por convecção (em Watts por metro quadrado por Kelvin) v é a velocidade do vento (em metros por segundo) Substituindo o valor da velocidade do vento (v = 8 m/s) na fórmula, temos: h = 0,726 * (8^0,6) ≈ 7,84 W/(m²·K) A área de superfície do tubo pode ser calculada utilizando a fórmula da área de um cilindro: A = π * D * L Onde: A é a área de superfície do tubo (em metros quadrados) D é o diâmetro do tubo (em metros) L é o comprimento do tubo (em metros) Substituindo os valores fornecidos (D = 10 cm = 0,1 m), temos: A = π * 0,1 * L Agora, podemos calcular a taxa de perda de calor por unidade de comprimento (Q/L): Q/L = h * A * (Ts - Ta) Substituindo os valores calculados, temos: Q/L = 7,84 * (π * 0,1 * L) * (383 - 283) Simplificando a expressão, temos: Q/L = 78,4 * π * L * 100 Portanto, a taxa de perda de calor do tubo de vapor por unidade de comprimento é de 78,4πL * 100 Watts.