Calcula a condução de calor radial em regime estacionário através de uma parede cilíndrica de camada única pela lei de Fourier em coordenadas cilíndricas: fluxo radial Q=2π·k·L·ΔT/ln(r₂/r₁) (W), densidade de fluxo na superfície interna q_inner=Q/(2π·r₁·L) (W/m²), densidade na superfície externa q_outer=Q/(2π·r₂·L) (W/m²) e resistência térmica cilíndrica R=ln(r₂/r₁)/(2π·k·L) (K/W). k é a condutividade (W/(m·K)); L o comprimento do cilindro; r₁ o raio interno, r₂ o raio externo (r₂>r₁>0); ΔT a diferença de temperatura (K; diferença em °C = diferença em K, diferença em °F ×5/9). ΔT pode ser negativo (fluxo no sentido oposto), mas k, L, r₁ e r₂ devem ser positivos. Comprimento e raio em m/cm/mm.
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Fatos principais
Categoria
Math & Numbers
Tipos de entrada
number, select
Tipo de saída
json
Cobertura de exemplos
4
API pronta
Sim
Visão geral
Calcule a condução radial de calor em regime estacionário através de uma parede cilíndrica de camada única. Informe a condutividade térmica, o comprimento, os raios interno e externo e a diferença de temperatura para obter o fluxo de calor Q, as densidades de fluxo nas superfícies e a resistência térmica cilíndrica.
Quando usar
Estimar a transferência de calor através da parede de um tubo ou cilindro.
Avaliar a resistência térmica de uma camada cilíndrica de isolamento.
Comparar o fluxo e a densidade de calor nas superfícies interna e externa.
Como funciona
1Informe a condutividade térmica k em W/(m·K), o comprimento L e os raios interno r₁ e externo r₂.
2Selecione as unidades de comprimento e raio entre metros, centímetros ou milímetros.
3Digite a diferença de temperatura ΔT em K, °C ou °F; diferenças em °C equivalem a diferenças em K, enquanto diferenças em °F são convertidas por 5/9.
4O cálculo aplica Q=2πkL·ΔT/ln(r₂/r₁) e retorna Q, q_inner, q_outer e R com o número de casas decimais escolhido.
Casos de uso
Dimensionamento preliminar de isolamento térmico para tubulações.
Análise de condução de calor em paredes cilíndricas metálicas.
Cálculo de fluxo térmico em cilindros ocos com diferentes unidades geométricas.
Exemplos
1. Condução em tubo de vapor de aço
Engenheiro térmico
Contexto
Um engenheiro precisa estimar a perda de calor através da parede de um tubo de aço com 2 m de comprimento.
Problema
Calcular o fluxo radial, as densidades de fluxo nas duas superfícies e a resistência térmica para k=50 W/(m·K), r₁=0,05 m, r₂=0,1 m e ΔT=100 K.
Como usar
Informe a condutividade, o comprimento, os dois raios e a diferença de temperatura, mantendo metros e kelvin como unidades.
k=50 W/(m·K); L=2 m; r₁=0,05 m; r₂=0,1 m; ΔT=100 K; 4 casas decimais.
Resultado
O cálculo retorna Q=90647,2028 W, q_inner=144269,5041 W/m², q_outer=72134,752 W/m² e R=0,0011 K/W.
2. Avaliação de uma camada isolante cilíndrica
Técnico de isolamento
Contexto
Um técnico avalia uma camada isolante ao redor de um tubo, usando os raios em centímetros e a diferença de temperatura em Celsius.
Problema
Determinar a transferência de calor para k=0,5 W/(m·K), L=1 m, r₁=5 cm, r₂=10 cm e ΔT=80 °C.
Como usar
Informe os raios como 5 e 10, selecione centímetros para a unidade de raio e use °C para a diferença de temperatura.
Perguntas frequentes
Quais resultados são calculados?
O resultado inclui o fluxo de calor Q em W, as densidades de fluxo interna e externa em W/m² e a resistência térmica R em K/W.
Quais valores são obrigatórios?
É necessário informar k, L, r₁, r₂ e ΔT. As unidades e as casas decimais podem usar os valores padrão.
O raio externo pode ser menor que o interno?
Não. É necessário que r₂ seja maior que r₁, e ambos os raios devem ser positivos.
A diferença de temperatura pode ser negativa?
Sim. Um ΔT negativo indica que o fluxo de calor ocorre no sentido oposto.
Posso informar os raios em centímetros e o comprimento em metros?
Sim. O comprimento e os raios têm seletores de unidade independentes entre m, cm e mm.