Question
6- Um sistema de condução de dois fluidos é composto por um tubo de alumínio a com 35 metros.de comprimento e outro de aco adjacente,com comprimento 5mm maior para acoplagem no sistema de bomba centrifuga. O sistema funciona num ambiente mantido a 20^circ C . A tolerância máxima de variação relativa . de comprimento é-de 10mm.Qual deve ser a máxima temperatura permitida no ambiente de funcionamento desse sistema?
Solution
4.2
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Márcio
Mestre · Tutor por 5 anos
Resposta
Para determinar a máxima temperatura permitida no ambiente de funcionamento do sistema de condução de dois fluidos, precisamos considerar a tolerância máxima de variação relativa de comprimento e a expansão térmica dos materiais utilizados.Primeiro, vamos calcular a expansão térmica linear dos tubos de alumínio e aço. A fórmula para expansão térmica linear é:
onde:-
é a variação de comprimento,-
é o comprimento inicial,-
é o coeficiente de expansão térmica linear,-
é a variação de temperatura.Para o alumínio, o coeficiente de expansão térmica linear é aproximadamente
.Para o aço, o coeficiente de expansão térmica linear é aproximadamente
.### Para o tubo de alumínio:
### Para o tubo de aço:
A tolerância máxima de variação relativa de comprimento é de 10 mm, ou seja, 0.01 m. Vamos considerar que essa tolerância é a soma das variações de comprimento máximas permitidas para ambos os tubos.
Substituindo as expressões para
e
:
Simplificando:
Portanto, a máxima temperatura permitida no ambiente de funcionamento desse sistema é aproximadamente
. No entanto, essa temperatura é impraticamente alta para qualquer aplicação prática. Portanto, é essencial considerar fatores adicionais, como a resistência térmica dos materiais e a eficiência do sistema de refrigeração, para garantir que o sistema funcione dentro de limites seguros e práticos.