b) Queda de pressão através do banco de tubos
Para calcular a queda de pressão, podemos usar a equação de Darcy-Weisbach modificada para fluxo cruzado em um banco de tubos:
Para bancos de tubos dispostos em linha, o diâmetro hidráulico:
Vamos calcular
:
0.00955 m
O comprimento total do percurso do ar é o número de fileiras multiplicado pelo comprimento de cada tubo:
Para determinar o fator de fricção
, precisamos do número de Reynolds
é a viscosidade dinâmica do ar, que é aproximadamente 1.717 .
,Pa.s .
Vamos calcular o número de Reynolds:
Re
, o escoamento está na faixa de transição entre laminar e turbulento. Podemos estimar o fator de fricção
f usando uma correlação apropriada ou valores tabelados para escoamento em bancos de tubos. Para simplificação, assumiremos um valor típico de
para esse regime, que pode ser aproximadamente 0.25 .
Finalmente, calculamos a queda de pressão
.
Para calcular a queda de pressão, podemos usar a equação de Darcy-Weisbach modificada para fluxo cruzado em um banco de tubos:
Para bancos de tubos dispostos em linha, o diâmetro hidráulico:
Vamos calcular
O comprimento total do percurso do ar é o número de fileiras multiplicado pelo comprimento de cada tubo:
Para determinar o fator de fricção
é a viscosidade dinâmica do ar, que é aproximadamente 1.717 .
Vamos calcular o número de Reynolds:
Re
Finalmente, calculamos a queda de pressão
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre calcular a queda de pressão em um banco de tubos usando a equação de Darcy-Weisbach modificada para fluxo cruzado. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular o diâmetro hidráulico, o comprimento total do fluxo, o número de Reynolds e o fator de fricção. Vamos passo a passo!
Passo 2
Primeiro, precisamos encontrar o diâmetro hidráulico (
). Ele é importante porque ajuda a caracterizar o fluxo do ar através dos tubos. A fórmula para
em bancos de tubos dispostos em linha é:
Onde:
-
é o espaçamento entre tubos na direção transversal. -
é o espaçamento entre tubos na direção longitudinal. -
é o diâmetro externo dos tubos.
Vamos substituir os valores fornecidos:
Passo 3
Agora, vamos calcular o comprimento total do percurso do ar (
). Isso é o número de fileiras de tubos multiplicado pelo comprimento de cada tubo:
Passo 4
Para determinar o fator de fricção (
), precisamos primeiro calcular o número de Reynolds (
), que nos diz se o fluxo é laminar ou turbulento. A fórmula é:
Onde:
-
é a densidade do ar ( ). -
é a velocidade do ar ( ). -
é o diâmetro hidráulico ( ). -
é a viscosidade dinâmica do ar ( ).
Substituindo os valores:
Passo 5
Com o número de Reynolds (
) na faixa de transição entre laminar e turbulento, vamos assumir um valor típico para o fator de fricção (
). Para simplificação, usamos
.
Passo 6
Finalmente, vamos calcular a queda de pressão (
) usando a equação de Darcy-Weisbach modificada:
Substituindo os valores:
Resposta
A queda de pressão através do banco de tubos é de aproximadamente 3.25 kPa.
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a qual o ar escoa a uma velocidade de
Resp.:
q na primeira tira:
q na quinta tira:
na décima tira:
q em todas as tiras:
q na quinta tira:
q em todas as tiras:
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de um material com coeficiente de dilatação linear
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