(Adaptado) Óleo de motor escoa através de um duto quadrado de 25   m m de lado e 1   m de comprimento a uma vazão de 1   k g / s . O óleo entra no duto a uma temperatura de 300   K , enquanto que o fluxo de calor pela superfície do duto é mantido constante.

Determine qual a carga térmica que deve ser adicionada ao óleo para que a temperatura do óleo seja de 350   K na saída.

As propriedades termofísicas do óleo de motor são dadas pela tabela.

Passo 1

Para determinar as propriedades do óleo de motor, vamos considerar a temperatura média do óleo, dada por:

T m = T m , e n t + T m , s a i 2 = 300 + 350 2

T m = 325   K

A essa temperatura, de acordo com a tabela A.5 do Incropera:

c p = 2014   J / ( k g . K )

Passo 2

Como o fluxo de calor pela superfície do tubo é constante, a temperatura de saída pode ser estimada a partir da seguinte expressão:

T m , s a i = T m , e n t + q s ' ' . P . L m ˙ . c p

Assim, reorganizando os termos pra isolar o fluxo de calor, temos:

q s ' ' = m ˙ . c p . P . L . T m , s a i - T m , e n t

Substituindo os valores:

q s ' ' = 1 × 2014 × 0,025 2 × 1 × 350 - 300

Resposta

q s ' ' = 63,94 W m 2

Exercícios Resolvidos de Escoamento em Dutos Circulares

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