A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
Número de Reynolds;
Número de Reynolds;
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem água entrando num tubo a 10°C e sendo aquecida até 40°C. O tubo tem diâmetro interno de 0,02 metros e a água passa com uma taxa de massa de 0,01 kg/s. A parte externa do tubo está isolada e tem um aquecedor que fornece um fluxo de calor de 15000 W/m² na superfície. Nosso objetivo aqui é descobrir o Número de Reynolds, que nos ajuda a entender se o fluxo é laminar ou turbulento. Para isso, vamos precisar das propriedades da água na temperatura média do fluxo e usar a fórmula do Número de Reynolds.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a velocidade da água no tubo. Sabemos que a taxa de massa (
) é 0,01 kg/s e o diâmetro interno do tubo (
) é 0,02 m. A densidade da água (
) a cerca de 25°C (média entre 10°C e 40°C) é aproximadamente 997 kg/m³. A área da seção transversal (
) do tubo é
.
Então, a velocidade (
) pode ser encontrada por:
Passo 3
Vamos calcular a área da seção transversal:
Passo 4
Agora, calculamos a velocidade da água:
Passo 5
Com a velocidade em mãos, vamos calcular o Número de Reynolds (
). A fórmula é:
Onde:
-
é a densidade da água (997 kg/m³) -
é a velocidade (0,032 m/s) -
é o diâmetro do tubo (0,02 m) -
é a viscosidade dinâmica da água. A cerca de 25°C, é aproximadamente 0,001 Pa·s
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
O Número de Reynolds é aproximadamente 637, indicando que o fluxo é laminar.
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(20 PONTOS)
A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
O coeficiente de transferência de calor;
O coeficiente de transferência de calor;
What force is required to lift a thin wire ring 6 cm in diameter from a water surface at
?