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Calor e Fluidos

Calculadora de Perdas de Calor em Tubos Isolados

Calor perdido por um tubo quente com e sem isolamento, a poupança, a energia desperdiçada por dia e o raio crítico de isolamento, com o corte desenhado à escala.

Resultados

Perda de calor, com isolamento 76,6 W
Perda de calor por metro 7,66 W/m
Perda de calor, tubo nu 276,5 W
Poupança dada pelo isolamento 72,3 %
Energia perdida por dia 1,84 kWh
Raio crítico de isolamento 3,50 mm
A figura, à escala
Calculadora de Perdas de Calor em Tubos IsoladosCalculadora de Perdas de Calor em Tubos Isolados: r₂ = 31,0 mm, r₁ = 11,0 mmr₂ = 31,0 mmr₁ = 11,0 mm
Como varia
Perda de calor por metroEspessura do isolamento 0 – 60. Perda de calor por metro: 27,646 → 4,59566; Tubo nu, por metro: 27,646 → 27,646Perda de calor por metroTubo nu, por metro01020300102030405060Espessura do isolamento (mm)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

O calor sai de um tubo isolado através de duas resistências em série: o isolamento, que cresce com o logaritmo da razão entre os raios exterior e interior, e a superfície exterior, que diminui à medida que a superfície aumenta. Em tubos e fios finos isto dá uma surpresa — até ao raio crítico λ/h, uma camada fina pode perder mais calor do que o tubo nu, porque acrescenta superfície mais depressa do que resistência. Com a espuma habitual nos tubos de aquecimento, o raio crítico é de poucos milímetros e o segundo efeito ganha depressa; o gráfico mostra a perda à medida que a espessura aumenta. A parede do tubo é ignorada, o que não pesa nos tubos metálicos.

Fórmula

q′ = ΔT ÷ [ln(r₂ ÷ r₁) ÷ (2πλ) + 1 ÷ (2π r₂ h)] · r_crit = λ ÷ h

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
dpDiâmetro exterior do tubomm
tiEspessura do isolamentomm
kCondutibilidade térmica do isolamento λW/(m·K)
tpTemperatura do tubo°C
taTemperatura ambiente°C
hCoeficiente exterior (ar parado ≈ 10)W/(m²·K)
lComprimento de tubom
QTPerda de calor, com isolamentoW
QLPerda de calor por metroW/m
QBPerda de calor, tubo nuW
SVPoupança dada pelo isolamento%
EDEnergia perdida por diakWh
RCRaio crítico de isolamentomm

Exemplo resolvido

  • Diâmetro exterior do tubo22 mm
  • Espessura do isolamento20 mm
  • Condutibilidade térmica do isolamento λ0,035 W/(m·K)
  • Temperatura do tubo60 °C
  • Temperatura ambiente20 °C
  • Coeficiente exterior (ar parado ≈ 10)10 W/(m²·K)
  • Comprimento de tubo10 m
  • Perda de calor, com isolamento76,6 W
  • Perda de calor por metro7,66 W/m
  • Perda de calor, tubo nu276,5 W
  • Poupança dada pelo isolamento72,3 %
  • Energia perdida por dia1,84 kWh
  • Raio crítico de isolamento3,50 mm

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.