Fenômenos de transporte ii

Disciplina: Fenômenos de Transporte II

Lista de exercícios no 4
(Condução de calor através de paredes cilíndricas e esféricas)
PAREDE CILÍNDRICA
1 - Moran 16.22 - Uma tubulação de vapor de 120 mm de diâmetro externo é isolada termicamente com uma camada de silicato de cálcio (k = 0,089 W/m.K) de 20 mm de espessura. A temperatura da superfície do tubo é 800 K, e as temperaturas do ar ambiente e da vizinhança encontram-se a 300
K. Os coeficientes de convecção e de radiação para a superfície externa do isolante são estimados em 5,5 e 10 W/m2.K, respectivamente. Determine a perda de calor por unidade de comprimento da tubulação (W/m) e a temperatura da superfície externa do isolamento térmico.
2 - Moran 16.23 - Um tubo de aço inoxidável (k = 14 W/m.K), utilizado para transportar um produto farmacêutico resfriado, possui um diâmetro interno de 36 mm e uma espessura de parede 2 mm. O produto farmacêutico e o ar ambiente estão a temperaturas 6ºC e 23ºC, respectivamente, enquanto os coeficientes correspondentes de convecção interna e externa são 400 e 6 W/m 2.K, respectivamente. a) Qual é a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo?
b) Qual é a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento se uma camada de 10 mm de espessura de isolante de silicato de cálcio (k = 0,050 W/m.K) for aplicada na superfície externa do tubo? 3 - Moran 16.24 - Um aquecedor elétrico delgado é enrolado na superfície externa de uma tubulação cilíndrica longa cuja superfície interna é mantida a uma temperatura de 5ºC. A parede da tubulação possui raios interno e externo de 25 mm e 75 mm, respectivamente, e uma condutividade térmica de 10 W/m.K. A resistência térmica de contato entre o aquecedor e a superfície externa da tubulação (por unidade de comprimento) é R't,c = 0,01 m.K/W. A superfície externa do aquecedor é exposta a um fluido com T∞ = -10oC e um coeficiente de convecção h = 100 W/m2.K. Determine a potência do aquecedor por