Exercícios de Escoamento em Dutos Não-Circulares - Lista de Exercícios Resolvida

(Adaptado) Você foi requisitado para efetuar um estudo de viabilidade do projeto de um aquecedor de sangue para ser usado durante processos de transfusão de sangue. Esse trocador deve aquecer o sangue oriundo do banco de sangue de a ,a uma vazão de .

O sangue passa através de um tubo com seção transfusão retangular; por ; formado entre duas placas que são mantidas a uma temperatura constante de .

Calcule o comprimento de tubo necessário para atingir as condições de saída desejadas com a vazão especificada. Considere o escoamento plenamente desenvolvido e que o sangue possua as mesmas propriedades da água.

Dado: Considere a taxa de transferência de calor dada por , onde e corresponde à área lateral do tubo.

(Adaptado) Um fluido refrigerante escoa através de um canal retangular (galeria) no interior do corpo de um molde que é utilizado para produzir peças metálicas.

As dimensões da galeria são e , e a vazão volumétrica do fluido é de . A temperatura do refrigerante é de e a parede do molde encontra-se a uma temperatura aproximadamente uniforme de .

Para minimizar os problemas de corrosão no molde, que é uma peça de custo elevado, é comum se utilizar como fluido refrigerante o etilenoglicol, no lugar de água de processo. Compare os coeficientes convectivos da água e do etilenoglicol nesta aplicação.

Calcule o coeficiente convectivo para a água e para o etilenoglicol.

(Adaptado) Ar a escoa com uma vazão de através de canais com de comprimento usados para resfriar um molde metálico de alta condutividade térmica. Suponha que o escoamento esteja fluidodinâmica e termicamente plenamente desenvolvido.

Considere o ar escoando em um canal segmentado em seis seções triangulares de lado . Determine o calor transferido para o ar, quando a temperatura do molde é de .

Ar, a e , entra em um duto retangular que possui de comprimento e por de lado. Um fluxo térmico uniforme de é imposto na superfície do duto.

Qual é a temperatura do ar e da superfície do duto na sua saída?

(Adaptado) Um equipamento que recupera calor de produtos de combustão a altas temperaturas envolve a passagem do gás de combustão entre placas paralelas, que são mantidas, cada uma, a pelo escoamento de água sobre as respectivas superfícies externas.

A separação entre as placas é de e o escoamento do gás é plenamente desenvolvido. Pode ser considerado que as propriedades do gás são iguais às do ar atmosférico e as duas temperatura e velocidade médias são e , respectivamente.

Qual é o fluxo térmico na superfície das placas?

Ar, a e , entra em um duto retangular com de comprimento e seção transversal de por . O duto é mantido a uma temperatura superficial constante de e a vazão mássica do ar é de .

Determine a taxa de transferência de calor do duto para o ar e a temperatura de saída do ar.