Água em escoamento através de um tubo com de diâmetro e a uma vazão de deve ser aquecida de a pela manutenção da superfície do tubo a uma temperatura de .
Qual é o comprimento do tubo necessário nessas condições?
Passo 1
O primeiro passo é determinar as propriedades da água à temperatura de referência, que é a média das temperaturas de entrada e saída.
Dessa forma:
De acordo com a tabela A.6 do Incropera, para a água a esta temperatura, temos:
Passo 2
Como já temos todas as temperaturas no sistema e este se trata de um caso onde a temperatura superficial é constante, usaremos essa expressão:
Reorganizando os termos para isolar o comprimento , teremos:
Dessa expressão nós temos praticamente tudo, exceto o coeficiente convectivo. Então vamos atrás dele.
Passo 3
Para calcular o coeficiente convectivo, precisamos começar calculando o número de Reynolds.
O primeiro 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 usara seguinte correlação:
Como , . Assim substituindo os valores:
O coeficiente convectivo será, então:
Passo 4
Agora podemos finalmente calcular o comprimento adequado para o duto:
Substituindo os valores:
