Departamento de Engenharla Química
DEQ
Profa. Licianne Pimentel
uis
Questão 04: 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;

Passo 1

Primeiro, vamos resumir o que o exercício está pedindo. Temos água entrando a e sendo aquecida até em um tubo com diâmetro interno de . A taxa de massa da água é e o fluxo de calor fornecido pelo elemento de aquecimento é de . Queremos encontrar o coeficiente de transferência de calor, que é uma medida de quão eficientemente o calor está sendo transferido do elemento de aquecimento para a água.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor, especificamente a relação entre o calor transferido, o coeficiente de transferência de calor, a área de transferência e a diferença de temperatura.

Passo 2

Vamos começar calculando o calor total transferido para a água. A fórmula para o calor Q = dotm cdot cp cdot De transferido é:
Q = 0,01 cdot 4186 cdot 30 = 1255,8 W
Onde:
  • é a taxa de massa ( )
  • é a capacidade térmica específica da água ( )
  • é a diferença de temperatura ( )
Vamos calcular:

Passo 3

Agora, precisamos relacionar esse calor transferido com o coeficiente de transferência de calor Q = h cdot A cdot De. A fórmula que liga esses conceitos é:
A = pi cdot d cdot L
Onde:
  • Q = q'' cdot A é o calor transferido ( A = Qq'' = 1255,815000 approx 0,0837 m^2 )
  • é a área de transferência de calor
  • é a diferença de temperatura ( )
Precisamos encontrar a área . Como temos um tubo, a área de superfície externa pode ser calculada pela fórmula da área lateral de um cilindro:
Mas o exercício não fornece o comprimento do tubo. No entanto, sabemos que o fluxo de calor por unidade de área é . Podemos usar essa informação para encontrar a área.
Sabemos que:
Onde . Então:

Passo 4

Agora que temos h = QA cdot De, vamos reorganizar a fórmula para encontrar o coeficiente de transferência de calor h = 1255,80,0837 cdot 30 approx 1255,82,511 approx 499 W/m^2 cdot K :
Substituindo os valores:

Resposta

O coeficiente de transferência de calor é aproximadamente .

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Profa. Licianne Pimentel
uis
Questão 04: 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;
(g) A potência de bombeamento necessária, se a bomba for 50 % eficiente.
Um fluido lei de potência escoa dentro de um tudo de diâmetro D e comprimento L . Demonstrar que:
vvmax =22 n+1
Demonstrar que a taxa de deformação na parede é igual a
dotYp=-d vd r=(De
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).
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.