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:

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.

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Dados:
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custo por metro:
custo:
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custo por metro:
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