Água a e velocidade média de entra em um tubo de de diâmetro, cuja temperatura de parede é mantida em . O comprimento do tubo é de . Calcule:
Coeficiente médio de transferência de calor no tubo;
Temperatura da água na saída do tubo;
Taxa de calor trocado entre o tubo e a água.
Passo 1
Antes de qualquer coisa, precisamos das propriedades da água. Para isso, vamos estimar uma temperatura de saída de . Assim:
Assim, de acordo com a tabela A.6 do Incropera:
Passo 2
Coeficiente médio de transferência de calor no tubo;
O número de Reynolds é dado por:
O regime é laminar.
O comprimento de entrada é dado por:
Assim, o escoamento está na região de entrada térmica. Dessa forma, considerando a temperatura do tubo constante, o número de Nusselt médio será:
Onde, para , . Logo:
Finalmente, o coeficiente convectivo será:
Passo 3
Temperatura da água na saída do tubo;
A temperatura de saída será:
Onde e:
Substituindo os valores:
Passo 4
Taxa de calor trocado entre o tubo e a água.
A taxa de transferência de calor é dada por:
Resposta