Um tubo de 7 cm de diâmetro interno e 7 m de comprimento é usado em um trocador de calor para o escoamento de água a
de
a
. A perda de carga na tubulação é de
. Determine o calor trocado sabendo que o escoamento é descendente.
Dados:
Dados:
Passo 1
Então, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um tubo com diâmetro interno de 7 cm e comprimento de 7 metros, onde passa água com uma vazão de
, aquecendo de
para
. A perda de carga no tubo é de 4,1 metros. Nosso objetivo é determinar a quantidade de calor trocado nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, como a capacidade calorífica específica, e conceitos de fluidos, como a perda de carga.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a massa de água que está passando pelo tubo por segundo. Sabemos que a vazão volumétrica (
) é
e a densidade (
) da água é
. A massa de água por segundo (
) é dada por:
Passo 3
Agora, vamos usar a fórmula da quantidade de calor (
) transferida, que depende da massa de água, da capacidade calorífica específica (
) e da variação de temperatura (
):
Onde:
Substituindo os valores:
Passo 4
Além disso, a perda de carga de 4,1 metros indica a quantidade de energia associada à resistência do fluxo no tubo. Podemos calcular o trabalho realizado contra essa resistência usando:
Onde:
Calculando:
Esse valor representa a energia dissipada devido à perda de carga.
Resposta
A quantidade de calor trocado no processo é de aproximadamente 2510,4 W.
Exercícios relacionados
Em torno de um tubo, com 5 cm de diâmetro, que conduz água a uma velocidade de
, é colocado um aquecedor. Determine a temperatura de saída da água, sabendo que a temperatura de entrada é
e a potência elétrica fornecida é 145 kW .
Dados:
Dados:
No sistema de captação de água, a mesma escoa com uma vazão de
, através de uma tubulação de diâmetro interno de
, cuja perda de carga é 2 m . Essa água abastece um tanque de 10 m de altura que está elevado de 14 m em relação ao ponto de captação. Sabendo que a eficiência da bomba é de
, determine a potência motriz da bomba.
Uma indústria precisa bombear água com uma vazão de
de uma represa para seu reservatório a 100 m acima do ponto de captação. Em um projeto preliminar constatou-se que seriam necessários 1000 m de tubo. A indústria dispõe do seguinte material:
Tubo 1: perda por metro:
Bomba A: potência 10 HP
custo por metro:
custo:
Tubo 2: perda por metro:
custo por metro:
Bomba B: potência 20 HP custo: R
Qual o conjunto de tubulação/bomba é economicamente viável?
Tubo 1: perda por metro:
Bomba A: potência 10 HP
custo por metro:
custo:
Tubo 2: perda por metro:
custo por metro:
Bomba B: potência 20 HP custo: R
Qual o conjunto de tubulação/bomba é economicamente viável?
5000 lbm de óleo inicialmente
são aquecidos em tanque com agitação (mistura perfeita) por vapor dDados:
.