Buscar

Uma tubulação de aço carbono com condutividade térmica de 43W/ (m.K) de diâmetro interno 5,25 cm e externo 6,03 cm é coberta por uma camada de 2 cm...

Uma tubulação de aço carbono com condutividade térmica de 43W/ (m.K) de diâmetro interno 5,25 cm e externo 6,03 cm é coberta por uma camada de 2 cm de espessura de um pano de isolante com condutividade térmica de 0,17 W/ (m.K). A temperatura do vapor dentro do tubo é 150ºC e a temperatura do ar externo é 25ºC. Considere que o coeficiente de transferência de calor por convecção no lado do vapor seja 1500 W/(m2.K) e o coeficiente externo de transferência de calor por convecção seja 5 W/(m2.K). Determinar a temperatura superficial externa do isolamento em (ºC).

💡 1 Resposta

User badge image

Ed Verified user icon

Para determinar a temperatura superficial externa do isolamento, podemos utilizar a equação da resistência térmica em série: R_total = R_interna + R_isolamento + R_externa Onde: R_interna = 1 / (h_interno * A_interna) R_externa = 1 / (h_externo * A_externa) R_isolamento = espessura_isolamento / (k_isolamento * A_externa) A_interna = pi * (d_interna)^2 / 4 A_externa = pi * (d_externa)^2 / 4 Substituindo os valores, temos: A_interna = pi * (0,0525 m)^2 / 4 = 0,002153 m^2 A_externa = pi * (0,0603 m)^2 / 4 = 0,002864 m^2 R_interna = 1 / (1500 W/(m^2.K) * 0,002153 m^2) = 0,369 K/W R_externa = 1 / (5 W/(m^2.K) * 0,002864 m^2) = 0,070 K/W R_isolamento = 0,02 m / (0,17 W/(m.K) * 0,002864 m^2) = 4,98 K/W R_total = 0,369 K/W + 4,98 K/W + 0,070 K/W = 5,419 K/W A temperatura superficial externa do isolamento pode ser determinada pela equação: Q = (T_interna - T_externa) / R_total Onde: Q = fluxo de calor T_interna = 150ºC = 423 K T_externa = temperatura superficial externa do isolamento O fluxo de calor pode ser determinado pela equação: Q = h_interno * A_interna * (T_interna - T_isolamento) Onde: T_isolamento = T_interna - Q * R_interna Substituindo os valores, temos: Q = 1500 W/(m^2.K) * 0,002153 m^2 * (423 K - T_isolamento) Q = 1395,45 W T_isolamento = 423 K - 1395,45 W * 0,369 K/W = 876,5 K Substituindo novamente na equação de fluxo de calor, temos: Q = 1500 W/(m^2.K) * 0,002153 m^2 * (423 K - 876,5 K) Q = - 1395,45 W Como o fluxo de calor é negativo, isso significa que o calor está saindo da tubulação para o ambiente. Portanto, a temperatura superficial externa do isolamento será menor que a temperatura do ar externo (25ºC = 298 K). T_externa = T_isolamento - Q * R_isolamento T_externa = 876,5 K - (-1395,45 W) * 4,98 K/W T_externa = 7,1 K Convertendo para graus Celsius, temos: T_externa = -266,05ºC Portanto, a temperatura superficial externa do isolamento é de aproximadamente -266ºC.

0
Dislike0

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis


✏️ Responder

SetasNegritoItálicoSublinhadoTachadoCitaçãoCódigoLista numeradaLista com marcadoresSubscritoSobrescritoDiminuir recuoAumentar recuoCor da fonteCor de fundoAlinhamentoLimparInserir linkImagemFórmula

Para escrever sua resposta aqui, entre ou crie uma conta.

User badge image

Perguntas relacionadas

Materiais relacionados

Materiais recentes

Perguntas Recentes