Estime o coeficiente de transferência de calor para escoamento completamente desenvolvido de: Ar escoando em tubo de 1 mm de diâmetro interno a Tb=20^circ C, Ts=60^circ C, baru=5 m / s.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você quer estimar o coeficiente de transferência de calor para um escoamento totalmente desenvolvido de ar dentro de um tubo. Isso envolve conceitos de transferência de calor por convecção e escoamento em tubos. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula do coeficiente de transferência de calor que envolve o número de Nusselt, a condutividade térmica do ar e o diâmetro do tubo.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o coeficiente de transferência de calor h = Nu cdot kD pode ser calculado pela fórmula:
Onde:
  • é o número de Nusselt,
  • é a condutividade térmica do ar,
  • é o diâmetro interno do tubo.

Passo 3

Agora, precisamos determinar o número de Nusselt (Nu) para um escoamento totalmente desenvolvido. Para escoamentos laminares totalmente desenvolvidos em tubos circulares com temperatura de parede constante, o número de Nusselt é conhecido e vale aproximadamente:
Nu = 3,66

Passo 4

Em seguida, vamos identificar a condutividade térmica ( k = 0,026 , W/m·K ) do ar. A 20°C, o valor aproximado de para o ar é:

Passo 5

O diâmetro interno do tubo ( D = 1 , mm = 0,001 , m ) é de 1 mm, que precisamos converter para metros:

Passo 6

Agora, substituímos os valores na fórmula do coeficiente de transferência de calor:
h = 3,66 times 0,0260,001

Passo 7

Fazendo as contas:
h = 0,095160,001 = 95,16 , W/m²·K ²

Resposta

O coeficiente de transferência de calor é aproximadamente ².

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