(Adaptada) Uma matriz de tubos possui um arranjo alinhado com tubos de de diâmetro e de comprimento, com . Existem 10 colunas de tubos na direção do escoamento e 7 tubos por coluna .
Ar, com condições a montante da matriz iguais a e , escoa em escoamento cruzado sobre os tubos, cujas paredes são mantidas a pela condensação de vapor no seu interior.
Determine a temperatura do ar ao deixar a matriz tubular.
Passo 1
Antes de qualquer coisa, vamos pegar na tabela A.4 do Incropera as propriedades do ar a .
Para o ar a , temos .
Agora podemos seguir em frente.
Passo 2
Como queremos saber a temperatura se saída do ar, podemos usar essa equação aqui:
Se reorganizarmos essa equação, vamos encontrar o seguinte:
Obs.: Temos quase tudo aqui, com exceção do coeficiente convectivo médio.
Então vamos atrás dele.
Passo 3
O número de Nusselt, dado por:
Como a matriz possui uma configuração alinhada:
Para esse valor de número de Reynolds, temos que:
Além disso, como , de acordo com a tabela na Teoria . Logo, o número de Nusselt será:
Passo 4
O coeficiente convectivo será, finalmente:
Voltando à expressão da temperatura de saída.
Substituindo os valores:
