TRANSMISSÃO DE CALOR LISTA DE EXERCÍCIOS 2

1. Um tubo de aço, com 5 cm de diâmetro e 7,6 cm de diâmetro externo, tendo

k = 15 (W/m°C), está recoberto por uma camada isolante de espessura t = 2cm e k = 0,2 (W/moC). Um gás, aquecido a Ta= 330°C, ha = 400 W/(m2°C), flui no interior do tubo. A superfície externa do isolamento está exposta ao ar mais frio a Tb = 30°C com hb = 60 W/(m2°C). Calcule a perda de calor do tubo para o ar ao longo de H = 10 m do tubo. Calcule as quedas de temperatura resultantes das resistências térmicas do fluxo de gás quente, do tubo de aço, da camada isolante e do ar externo.

2. Uma barra muito longa de cobre de 1 cm de diâmetro [(k = 377 (W/moC)] encontra-se num ambiente a 22oC. A temperatura da base da barra é mantida a 150oC. O coeficiente de transferência de calor entre a barra e o ar ambiente é 11 W/m2.oC. Determinar o calor transferido da barra para o ar.

3. Um tubo liso de aço carbono com diâmetro interno de 5,25 cm e espessura de 0,78 cm, é recoberto com seis camadas de papel corrugado de asbestos com 2 cm de espessura. A temperatura do vapor de água no lado interno do tubo é de 150°C e o ar no lado externo é de 25ºC. Estime: i) a temperatura da superfície do lado externo do isolamento e ii) a taxa de transferência de calor por metro de comprimento do tubo. Dados: hvapor = 1500 W/m2ºC e har = 5 W/m2°C.

4. Um tanque de formato cúbico é utilizado para armazenar um produto químico a 210°C, com coeficiente convectivo de 80 W/m2.K. A parede do tanque é constituída de uma camada interna à base de carbono (k = 22 W/m.K) de 40 mm de espessura, uma camada intermediária de refratário (k = 0,212 W/m.K) e um invólucro de aço (k = 60 W/m.K) com 10 mm de espessura. Por motivo de segurança dos trabalhadores, a temperatura da superfície externa do aço não deve ser maior que 60°C. Considerando que a temperatura ambiente é 30 °C, com coeficiente convectivo externo de 20 W/m2.K, determine:

a) a espessura mínima do refratário para atender a condição de segurança; b) a temperatura da superfície externa do aço se a camada de refratário for substituída por uma de isolante (k = 0,0289 W/m.K) de mesma espessura.