A água que entra a 10^circ C é aquecida a 40^circ C no tubo de 0,02 m DI a uma taxa de massa de 0,01 kg / s. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de 15000 W / m 2 sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
(a) Número de Reynolds;

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a água que entra num tubo a 10°C e sai a 40°C, com uma taxa de massa de 0,01 kg/s. Queremos calcular o Número de Reynolds, que nos ajuda a entender se o fluxo está laminar ou turbulento. Para isso, precisamos saber a densidade da água, a velocidade do fluxo, o diâmetro interno do tubo e a viscosidade da água. Vamos descobrir cada um desses passos juntos!

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a velocidade da água no tubo. Sabemos que a taxa de massa ( V = dotmrho cdot A ) é 0,01 kg/s e o diâmetro interno do tubo (D) é 0,02 m. A equação para a velocidade ( ) é:
Onde:
  • é a densidade da água
  • é a área da seção transversal do tubo

Passo 3

Precisamos da densidade da água. A densidade da água muda um pouco com a temperatura. Vamos usar a densidade média da água entre 10°C e 40°C, que é aproximadamente 995 kg/m³.

Passo 4

Agora, calculamos a área da seção transversal do tubo. A área ( A = pi cdot (D2)^2 ) de um círculo é dada por:
A = pi cdot (0,022)^2 = pi cdot (0,01)^2 = pi cdot 0,0001 approx 0,000314 , m²
Substituindo D = 0,02 m:
²

Passo 5

Agora, vamos calcular a velocidade ( V = 0,01995 cdot 0,000314 approx 0,010,31283 approx 0,032 , m/s ) usando a fórmula do Passo 2:

Passo 6

Com a velocidade em mãos, podemos calcular o Número de Reynolds ( Re = rho cdot V cdot Dmu ) usando a fórmula:
Onde:
  • ³
  • é a viscosidade dinâmica da água

Passo 7

Precisamos da viscosidade dinâmica da água a uma temperatura média de 25°C. Esse valor é aproximadamente .

Passo 8

Agora, substituímos todos os valores na fórmula do Número de Reynolds:
Re = 995 cdot 0,032 cdot 0,020,001 = 0,63680,001 = 636.8

Resposta

O Número de Reynolds é aproximadamente 637, indicando um fluxo laminar.

Exercícios relacionados

Deseja-se saber a viscosidade de um fluido newtoniano. Para tanto, utilizou-se um reômetro capilar ( D=3 mm, L=1,5 m ) e os resultados obtidos foram:
De dinas / cm^2) 200 400 650 830
Q(cm^3 / s) 0.10 0.33 0.45 0.63
Verificar se o fluido é realmente newtoniano e, caso seja, obter a viscosidade.
Dadas as reações abaixo e suas respectivas entalpias padrões
lr 2 C2 H2(g)+5 O2(g) rightarrow 4 CO2(g)+2 H2 O(l) & De
Determinar a entalpia padrão de formação de 1 mol do acetileno (C2 H2).
A água que entra a 10^circ C é aquecida a 40^circ C no tubo de 0,02 m DI a uma taxa de massa de 0,01 kg / s. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de 15000 W / m 2 sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
(b) O coeficiente de transferência de calor;
A água que entra a 10^circ C é aquecida a 40^circ C no tubo de 0,02 m DI a uma taxa de massa de 0,01 kg / s. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de 15000 W / m 2 sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
(d) A temperatura da superfície do tubo interno na tomada;