Uma tubulação de vapor sem isolamento térmico é utilizada para transportar vapor de água a altas temperaturas de um prédio para outro. A tubulação ...

Para calcular a perda de calor por unidade de comprimento do tubo, podemos utilizar a equação da Lei de Newton do resfriamento: Q/t = h*A*(Ts - Ta) Onde: Q/t é a taxa de perda de calor por unidade de tempo; h é o coeficiente de transferência de calor por convecção; A é a área superficial da tubulação; Ts é a temperatura superficial da tubulação; Ta é a temperatura do ar ambiente. Para calcular a área superficial da tubulação, podemos utilizar a fórmula: A = π*D*L Onde: D é o diâmetro da tubulação; L é o comprimento da tubulação. Substituindo os valores dados na equação da Lei de Newton do resfriamento e na fórmula da área superficial, temos: Q/t = h*π*D*L*(Ts - Ta) Para calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção, podemos utilizar a correlação de Churchill e Bernstein: Nu = (0,3 + (0,62*Re^(1/2)*(Pr^(1/3))/(1 + (0,4/Pr)^(2/3))^0,25 Onde: Nu é o número de Nusselt; Re é o número de Reynolds; Pr é o número de Prandtl. O número de Reynolds pode ser calculado por: Re = (ρ*v*D)/μ Onde: ρ é a densidade do ar; v é a velocidade do ar; μ é a viscosidade dinâmica do ar. O número de Prandtl pode ser calculado por: Pr = μ*Cp/k Onde: Cp é o calor específico do ar a pressão constante; k é a condutividade térmica do ar. Substituindo os valores dados nas equações acima, temos: Re = (ρ*v*D)/μ = (1,225*5*0,5)/1,81x10^-5 = 1702,21 Pr = μ*Cp/k = (1,81x10^-5*1005)/(0,024) = 0,765 Nu = (0,3 + (0,62*Re^(1/2)*(Pr^(1/3))/(1 + (0,4/Pr)^(2/3))^0,25 = 68,68 O coeficiente de transferência de calor por convecção pode ser calculado por: h = Nu*k/D Substituindo os valores dados, temos: h = Nu*k/D = 68,68*0,024/0,5 = 3,29 W/m²K Substituindo os valores de h, D, L, Ts e Ta na equação da Lei de Newton do resfriamento, temos: Q/t = h*π*D*L*(Ts - Ta) = 3,29*π*0,5*1*(150 - (-10)) = 1036,5 W/m Portanto, a perda de calor por unidade de comprimento do tubo é de 1036,5 W/m.