Aumento da temperatura da água fluindo através dos tubos por unidade de comprimento dos tubos:
Usamos a conservação da energia.
Q=dotm ıagua C p De
Taxa de transferência de calor por unidade de comprimento:
Q^prime prime=q^prime cdot L=589 W / m
Calor específico da água:
Ср approx 4186 J /(kg cdot K)
Calcular o aumento da temperatura da água por unidade de comprimento:
De

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:
Q = dotmágua cdot Cp cdot Deáá
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 Deá na fórmula, temos:
Deáá
Agora, substituímos os valores conhecidos na equação:
á

Passo 4

Vamos calcular o denominador primeiro:
6 , kg/s cdot 4186 , J/(kg cdot K) = 25116 , J/(s cdot K)
Agora, dividimos a taxa de transferência de calor pelo resultado acima:
Deá
Como 1 W = 1 J/s, as unidades se cancelam corretamente, deixando a temperatura em Kelvin por metro.

Passo 5

Realizando a divisão:
Deá

Resposta

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

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