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
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está acontecendo aqui. Temos água entrando em um tubo a
e querendo aquecer essa água até
. O tubo tem um diâmetro interno de
e a água passa por ele com uma taxa de massa de
. Do lado de fora do tubo, há um isolamento e um elemento de aquecimento que fornece um fluxo de calor uniforme de
. Nosso objetivo é descobrir qual o comprimento do tubo necessário para que a água aumente sua temperatura em
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor e balanço de energia.
Passo 2
Primeiro, precisamos calcular a quantidade total de calor que a água absorverá para aumentar sua temperatura em
. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
-
é a taxa de massa da água, -
é a capacidade calorífica específica da água, -
é a variação de temperatura.
Calculando:
Passo 3
Agora, precisamos determinar quanto calor é fornecido pelo elemento de aquecimento por metro de tubo. Sabemos que o fluxo de calor é de
e precisamos calcular a área externa do tubo por metro de comprimento.
A circunferência do tubo é dada por:
Como queremos por metro de comprimento, consideramos
:
Então, o calor fornecido por metro de tubo é:
Passo 4
Agora, temos que a água precisa absorver
e cada metro de tubo fornece
. Para encontrar o comprimento necessário do tubo (
), usamos a relação:
Rearranjando para
:
Resposta
O comprimento do tubo necessário para um aumento de
na temperatura média da água é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
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;
(d) A temperatura da superfície do tubo interno na tomada;
(d) A temperatura da superfície do tubo interno na tomada;
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;
(b) O coeficiente de transferência de calor;
(b) O coeficiente de transferência de calor;
A barge is loaded with 150 tons of coal. The weight of the empty barge in air is 35 tons. If the barge is 18 ft wide, 52 ft long, and 9 ft high, what is its draft(i.e., its depth below the water surface)?
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;
(g) A potência de bombeamento necessária, se a bomba for eficiente.
(g) A potência de bombeamento necessária, se a bomba for