Exercícios Resolvidos Transferência de Calor - Isolamento Térmico e Dutos Enterrados

Questão 1 Um tubo de 1 km de extensão de aço carbono de baixo teor de Cr 1Cr ½ Mo de 10 de diâmetro SCH 40 transporta vapor dagua superaquecido a 200 C fluxo turbulento Este tudo é revestido externamente por uma camada de 105 de silicato de cálcio para isolamento térmico Após uma inspeção do ministério do trabalho notouse que a temperatura da superfície externa da camada de silicato estava em 845 C considerada alta com risco de queimaduras no caso de algum trabalhador encostar no duto Foi recomendado à indústria envolver o duto com outra camada de isolante térmico de forma que a temperatura máxima externa à última camada de isolamento fosse máximo 50 C Ao procurar no almoxarifado por isolamentos térmicos acharam 2 materiais com quantidade suficiente para aplicar sobre o atual isolamento São eles 1 Manta de fibra mineral e vidro ρ 16 Kg m³ com espessura de 1050 mm 2 Poliestireno extrudado ρ 56 Kg m³ com espessura de 195 mm Perguntase a Qual o fluxo de calor encontrado no duto antes e depois da inclusão da 2ª camada de isolante térmico Qual foi a redução percentual de fluxo térmico b Que isolantes satisfazem itens 1 e 2 a recomendação do ministério do trabalho Explique c Quais são as temperaturas de interface entre duto e isolante e entre isolantes OBS Não há para efeito de cálculo resistências térmicas convectivas Questão 2 Imagine que o superintendente geral da indústria onde está operando o duto da questão 1 decidiu retirar o isolamento original do duto e enterra o duto a 85 metros da superfície em relação à geratriz superior do duto No entanto ele não sabia que já existia outro duto enterrado paralelo ao primeiro duto de ½ SCH 40 onde passa um fluxo de 017 m ³h de água de resfriamento Notou se que a partir das primeiras horas após o enterramento do duto de vapor a temperatura da água de resfriamento subiu em 65 C sua temperatura inicial era de 28 C Supondo que a condutibilidade do solo é de 08 WmC pergunta se qual a distância entre os dois dutos enterrados entre as paredes externas Questão 3 Um certo elemento químico tem sua emissividade hemisférica espectral aproximada representada pelo gráfico abaixo Um filamento do referido elemento encontrase dentro de um bulbo vácuo e é aquecido por uma corrente elétrica até uma temperatura em regime estacionário de 3500 K kelvin Determine a emissividade hemisférica total e o poder emissivo total Em qual comprimento de onda o poder emissivo espectral atinge seu valor de máximo considerar corpo negro