Água escoa através de um tubo liso, de diâmetro igual a . A água entra na tubulação a e , e é aquecida até uma temperatura igual a . A temperatura da tubulação é mantida a .
Determine o comprimento necessário para o aquecimento. Considere as propriedades da água à temperatura de mistura iguais a: , , , e , e a viscosidade a igual a .
Passo 1
Este se trata de um caso de escoamento interno onde a temperatura superficial é constante. Sendo assim, usaremos essa seguinte expressão:
Reorganizando os termos para isolar o comprimento , teremos:
Dessa expressão nós temos praticamente tudo, exceto o coeficiente convectivo. Então vamos atrás dele.
Passo 2
Para calcular o coeficiente convectivo, precisamos começar calculando o número de Reynolds.
O número de Reynolds é dado por:
Ou seja, estamos no regime turbulento. Dessa forma, nem precisamos nos preocupar com a condição do escoamento.
Para este valor de Reynolds e o valor do número de Prandtl , podemos usar a seguinte correlação:
Assim substituindo os valores:
O coeficiente convectivo será, então:
Passo 3
Assim, o comprimento necessário será:
Onde:
Substituindo os valores:
