Departamento de Engenharla Química
DEQ
Profa. Licianne Pimentel
uis
Questão 04: 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;
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Profa. Licianne Pimentel
uis
Questão 04: A água que entra a
(d) A temperatura da superfície do tubo interno na tomada;
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão tá pedindo. Temos água entrando a
e saindo a
por um tubo com diâmetro interno de
e taxa de massa de
. A parte externa do tubo tem um isolante e um elemento de aquecimento que fornece um fluxo de calor uniforme de
. Queremos descobrir qual é a temperatura da superfície interna do tubo na saída (ou seja, quando a água já foi aquecida a
).
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor e balanço de energia. Vamos calcular a quantidade de calor que a água absorve para aquecer de
a
e relacionar com o fluxo de calor fornecido pela superfície do tubo.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor (
) que a água absorve ao ser aquecida. Usamos a fórmula:
Onde:
-
é a taxa de massa da água. -
é a capacidade térmica específica da água. -
é a variação de temperatura.
Calculando:
Ou seja, a água está absorvendo aproximadamente
de calor.
Passo 3
Agora, vamos calcular a área superficial (
) do tubo pela qual o calor está sendo transferido. O diâmetro interno é
, mas como a transferência de calor ocorre através da superfície interna do tubo, vamos considerar o perímetro interno e o comprimento.
Primeiro, calculamos o comprimento do tubo (
). Sabemos a taxa de massa e a velocidade da água, mas como não temos a velocidade, vamos considerar que o comprimento
não nos é diretamente necessário aqui, já que o fluxo de calor fornecido é uniforme.
O fluxo de calor fornecido é
. Como a água absorveu
, podemos relacionar isso com o fluxo para encontrar a área:
Passo 4
Agora, queremos encontrar a temperatura da superfície interna do tubo na saída. Para isso, usamos a lei de transferência de calor por condução na superfície interna.
Assumindo que a água está em contato com a superfície interna do tubo e que a transferência de calor é perfeita (isolante externo), a temperatura da superfície interna (
) pode ser relacionada à temperatura do fluido (
) e ao fluxo de calor.
A fórmula básica para transferência de calor por convecção é:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de calor por convecção. -
é a temperatura da superfície. -
é a temperatura do fluido (água).
Rearranjando para encontrar
:
Para encontrar
, usamos a relação do fluxo total:
Substituindo na equação de
:
Agora, precisamos relacionar
com a transferência de calor. Mas como a parte externa está isolada e todo o calor é transferido para a água, podemos considerar que
é suficientemente grande para garantir que a temperatura da superfície interna se ajuste para manter o balanço de energia.
Portanto, a temperatura da superfície interna na saída será praticamente igual à temperatura da água,
, já que não há perda de calor para o ambiente.
Resposta
A temperatura da superfície interna do tubo na saída é
.
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de metano (medido em CNTP), a
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; do
e do metano
, em kJ/mol.
Calcular o calor necessário para fundir 500 kg de potássio metálico a 336 K .
.
Departamento de Engenharla Química
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Profa. Licianne Pimentel
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Questão 04: 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;
(a) Número de Reynolds;
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Questão 04: A água que entra a
(a) Número de Reynolds;
Queimando-se completamente
de álcool etílico líquido,
, a
numa bomba calorimétrica, o calor liberado é igual a
.
Se o do
e do
são iguais a
e
, respectivamente, calcule o
do álcool etílico.
Se o