Aumento da temperatura da água fluindo através dos tubos por unidade de comprimento dos tubos:
Usamos a conservação da energia.
Taxa de transferência de calor por unidade de comprimento:

Calor específico da água:
Ср
Calcular o aumento da temperatura da água por unidade de comprimento:

Passo 1

Vamos resolver um exercício sobre aumento da temperatura da água que flui através de tubos. Usaremos o conceito de conservação da energia, que nos ajuda a entender como a energia é transferida e transformada em um sistema. Para isso, vamos precisar das seguintes informações:
  • Taxa de transferência de calor por unidade de comprimento:
  • Calor específico da água:
  • Fluxo de massa da água: á
Vamos calcular o aumento da temperatura da água por unidade de comprimento.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a fórmula que relaciona a taxa de transferência de calor com a massa, o calor específico e a variação de temperatura:
áá
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor (em watts, W)
  • á é a taxa de fluxo de massa da água (em kg/s)
  • é o calor específico da água (em J/(kg·K))
  • á é o aumento de temperatura da água (em Kelvin, K)
Queremos encontrar á, então vamos reorganizar a fórmula para isolá-la.

Passo 3

Isolando á na fórmula, temos:
áá
Agora, substituímos os valores conhecidos na equação:
á

Passo 4

Vamos calcular o denominador primeiro:
Agora, dividimos a taxa de transferência de calor pelo resultado acima:
á
Como 1 W = 1 J/s, as unidades se cancelam corretamente, deixando a temperatura em Kelvin por metro.

Passo 5

Realizando a divisão:
á

Resposta

O aumento da temperatura da água por unidade de comprimento é aproximadamente 0,023 K/m.

Exercícios relacionados

Calcular a área de superfície dos tubos:
A área de superfície por tubo é dada por:

Onde L é o comprimento do tubo, que podemos assumir como o passo longitudinal SL.


Para o banco de tubos:

Se uma camada de isolante térmico 12 cm feita de amianto for colocada sobre a tubulação, qual é o fluxo de calor perdido para o ambiente por unidade de comprimento do duto.
condutividade térmica do aço:
condutividade térmica do amianto:
coeficiente de transferência de calor por convecção:
Um fluído viscoso e incompressível escoa entre duas placas planas verticais. Assuma que o escoamento é laminar, permanente e uniforme. a) determine, usando as equações de Navier-Stokes, uma expressão para o gradiente de pressões na direção do escoamento. Expresse dP/dy como uma função da vazão por unidade de largura (q). b) diga qual seria a vazão se ?
Resposta: a) b)
Uma grande empresa mineradora precisa transportar óleo combustível de um setor para outro, mantendo a temperatura do óleo a . A temperatura média do solo é de . O duto possui 40 cm de diâmetro e 200 m de comprimento. Para trabalhar no regime estacionário o engenheiro da empresa resolveu enterrar o duto no solo a certa profundidade x . O engenheiro sabe que a potência de calor transferida por unidade de comprimento é de . Determine a profundidade x que se deve enterrar o duto. Dados: o coeficiente térmico do solo é de 0,5W/m.K e o do óleo é ede 0,3W/m.K.