Transmissão de Calor

Exercício Resolvido de Convecção Natural:

Um tubo de 8cm de Diâmetro e 6 metros de comprimento, conduzindo H2O quente, passa através de um ambiente a 20°C. Se a temperatura superficial externa do tubo for 70°C, determine a taxa de troca de calor por convecção natural:

Dados:

β = 1/ 318 k ^-1

Pr= 0,7241

V= 1,749x10^-5m²/s

k= 0,027w/mK

Solução  

A formula é a seguinte:

Qc = h x A x ΔT

onde A é área do tubo

Porem ainda não temos todos os dados: 

por isto através de:

Gr = (g x β / V²) x ΔT x L³

onde: 

g = gravidade

β = Coeficiente de expansão térmica

V= Viscosidade cinemática

T= Temperatura

L= comprimento característico (cilindro horizontal)

temos:

Gr = (g x β / V²) x ΔT x L³

Gr = (9,81 x (1/318)/ (1,749x10^-5)²) x 50 x (8x10^-2)³

Gr= 2,5790x10^6

portanto, fazendo:

Nud = 0,53(Gr x Pr)^(1/4)

temos:

Nud = 19,5925

Agora com a formula de Nusselt isolando o h, temos:

h= Nu x k / Diâmetro

h= 19,5925 x 0,027 / 8x10^-2

h = 6,6124 w / m²K

Qc = h x A x ΔT

Qc= 6,6124 x (π x Diâmetro x Comprimento) x 50

Qc= 6,6124 x (π x 8x10^-2 x 6) x 50

Qc= 498,56 w