Óleo motor usado, inicialmente a , escoa através de um tubo de diâmetro interno com vazão de . Este duto é envolto por uma camisa contendo vapor d'água saturado a . Sabendo que o duto tem de comprimento determine a temperatura de saída do óleo.
Passo 1
Como queremos encontrar justamente a temperatura de saída do óleo, vamos chutar uma temperatura de saída de .
Assim, a temperatura média que vamos usar como referência para pegar as propriedades do óleo será:
De acordo com a tabela A.5 do Incropera, para óleo de motor a , teremos:
Passo 2
A temperatura de saída pode ser calculada através da seguinte expressão:
Dessa equação, falta calcular o coeficiente convectivo. Pra calculá-lo, vamos precisar do número de Nusselt, dado por:
Então vamos agora atrás dele.
Passo 3
Para o número de Nusselt, precisaremos do número de Reynolds, dado por:
Opa! Estamos no regime laminar, então precisamos verificar se o escoamento na saída do duto está plenamente desenvolvido, ou na região de entrada térmica.
O comprimento de entrada térmico é dado por:
Ou seja, estamos na região de entrada térmica.
Passo 4
Sabendo que , a correlação mais adequada é a seguinte:
Substituindo os valores:
Dessa forma, o coeficiente convectivo médio será dado por:
Passo 5
A temperatura de saída será:
Onde e:
Substituindo os valores:
Obs.: Caso você considere que a temperatura de saída ficou distante da temperatura que chutamos no início, a boa é refazer o processo, mas usando como “chute” para a temperatura de saída o valor que acabamos de encontrar.