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;
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos água entrando em um tubo a
e sendo aquecida até
. O tubo tem um diâmetro interno de
e a água passa por ele a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é isolada, exceto por um elemento de aquecimento que fornece um fluxo de calor uniforme de
na superfície. Queremos descobrir o coeficiente de transferência de calor, que vamos chamar de
.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor, especificamente a relação entre fluxo de calor, coeficiente de transferência de calor, e a diferença de temperatura. Além disso, vamos precisar entender como calcular a área da superfície do tubo.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade total de calor que está sendo transferida para a água. A fórmula para isso é:
Onde:
-
é a taxa de massa (0,01 kg/s) -
é a capacidade térmica específica da água (aproximadamente ) -
é a variação de temperatura (40°C - 10°C = 30°C)
Vamos calcular
:
Passo 3
Agora, vamos calcular a área da superfície do tubo que está recebendo o calor. Como o tubo é cilíndrico, a área da superfície externa é dada por:
Onde:
-
é o diâmetro interno do tubo (0,02 m) -
é o comprimento do tubo, que precisamos encontrar.
No entanto, a questão não nos dá o comprimento diretamente, mas sabemos que o fluxo de calor é uniforme e temos o fluxo total de calor (
). Podemos rearranjar para encontrar
:
Onde
é o fluxo de calor por unidade de área (
).
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora que temos o comprimento do tubo, podemos calcular a área da superfície externa:
Passo 5
Com a área calculada e sabendo o fluxo de calor total, podemos usar a fórmula da transferência de calor para encontrar o coeficiente
:
Rearranjando para encontrar
:
Substituindo os valores:
Resposta
O coeficiente de transferência de calor é aproximadamente
.
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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;
A água sai do fundo do funil a uma velocidade média de
, onde t está em segundos. Determine a velocidade média em que o nível de água está caindo no instante y
.
What force is required to lift a thin wire ring 6 cm in diameter from a water surface at
?
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 comprimento do tubo necessário para um aumento de . em temperatura média;
o comprimento do tubo necessário para um aumento de