Exercícios Resolvidos de Escoamento Anular entre Tubos Concêntricos

Ver Teoria

Enunciado

Para as condições do problema anterior, qual deve ser o comprimento da região anular se a vazão da água for de 0,30   k g / s ao invés de 0,02   k g / s ?

Passo 1

O comprimento da região anular foi dada pela seguinte equação:

L = - m ˙ . c p P . h . ln ⁡ T s - T m , s a i T s - T m , e n t

Onde as propriedades do fluido foram as seguintes:

c p = 4180   J / ( k g . K )

μ = 577 × 10 - 6   N . s / m 2

k = 0,640   W / ( m . K )

P r = 3,77

Além disso, temos que:

D h = 0,075   m

A t r = 7,363 × 10 - 3   m 2

Passo 2

Ao mudarmos o fluxo mássico, estaremos alterando o número de Reynolds, dado por:

R e D = m ˙ . D h A t r . μ

Substituindo os valores:

R e D = 0,30 × 0,075 7,363 × 10 - 3 × 577 × 10 - 6 → R e D = 5295

Agora estamos no regime turbulento, assim o número de Nusselt será dado por:

N u i = 0,023 . R e D 4 / 5 . P r 0,4

Substituindo os valores:

N u i = 0,023 × 5295 4 / 5 × 3,77 0,4

N u i = 37,27

Dessa forma, como a superfície externa é isolada, o coeficiente convectivo será:

h i = N u i . k D h = 3 7 , 2 7 × 0,640 0,075 → h i = 318   W / ( m 2 . K )

Passo 3

Agora podemos calcular o comprimento do tubo:

L = - m ˙ . c p P . h . ln ⁡ T s - T m , s a i T s - T m , e n t

Substituindo os valores, onde P = π . D i :

L = - 0 , 3 × 4180 π × 0,025 × 318 × ln ⁡ 100 - 75 100 - 25

Resposta

L = 58,4   m

Exercícios de Livros Relacionados

Um tubo anelar concêntrico tem diâmetro interno e externo de 2,5c m e 10c m , respectivamente. Um fluxo de água na vazão de 0,05k g / s escoa no tubo anelar com temperaturas médias de entrada e saída
Óleo a 15 ℃ ℃ deve ser aquecido por vapor saturado a 1a t m em trocador de calor de tubo duplo até a temperatura de 25 ℃ ℃. Os diâmetros internos e externos do espaço anular são 3c m e 5c m , respecti
Vapor geotérmico a 165 ℃ ℃ condensa no lado do casco de um trocador de calor sobre os tubos onde escoa água. A água entra nos tubos de 4c m de diâmetro e 14m de comprimento a 20 ℃ ℃, com taxa de 0,8k
Ar entra em um duto a 20°C com taxa de 0,08 m 3 s e é aquecido a 150°C por vapor condensado do lado de fora 200°C. O erro envolvido na taxa de transferência de calor para o ar devido ao uso da diferen
Um aquecedor para promover a ebulição de um líquido saturado é formado por dois tubos concêntricos de aço inoxidável recheados com pó denso de nitreto de boro. Uma corrente elétrica é passada pelo tub