TDE 01 06

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ
ESCOLA POLITÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR I

ANÁLISE DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM TUBOS DE PISCINA

MARCELO ALVES DE SOUZA FILHO

CURITIBA, 06 DE ABRIL DE 2015
Em uma piscina mantida a 32°C com aquecimento solar realizado por tubos flexíveis dispostos na cobertura da piscina. Estes tubos possuem uma emissividade de 0.85. Assumindo uma irradiação solar da ordem de 500 W/m2, diâmetro do tubo de 30 mm e a temperatura da vizinhança igual a temperatura do ar calcule:
1) A temperatura do ar para qual este sistema começa a perder calor para o exterior, considerando o coeficiente de convecção como sendo 25 W/m²K.
2) Assuma 20 valores do coeficiente de convecção entre 5 e 200 W/m²K e trace a temperatura externa pelo coeficiente de convecção para a condição onde a troca térmica seria nula (emissividade de 0.85).
3) Assuma 20 valores para a emissividade entre 0.1 e 1.0 e trace a temperatura externa em função deste parâmetro para a condição onde a troca térmica seria nula coeficiente de convecção como sendo 25 W/m²K.
Solução:
Utilizando a equação de conservação de energia , onde temos a taxa de energia que entra no sistema (, taxa de energia gerada pelo sistema (, taxa de energia que sai do sistema ( e finalmente a taxa de energia que é armazenada no sistema (). Como não temos energia sendo gerada dentro do tudo e o sistema está sendo considerado como RP (regime permanente), obtemos como equação final .

1)

Utilizando o programa Mathematics do Word:

2)
Variando h entre 5 e 200 W/m²K na fórmula abaixo e utilizando o Mathematics novamente para o cálculo de temperatura.

h (W/m²K)
T (K)
10
294,68
20
298,86
30
300,65
40
301,64
50
302,28
60
302,72
70
303,04
80
303,29
90
303,48
100
303,64
110
303,77
120
303,88
130
303,97
140
304,06
150
304,13
160
304,19
170
304,24
180
304,29
190
304,34
200
304,38
Tabela 1. Valores da temperatura em função do coeficiente de convecção.