Exercícios de Escoamento em uma Matriz de Tubos - Lista de Exercícios Resolvida

(Adaptado) Uma superfície quadrada de de lado está posta sobre uma circuito gerador de energia térmica que mantém a superfície referida a . Essa superfície possui sobre ela um conjunto de pinos circulares.

São 25 pinos dispostos em 5 fileiras de 5 pinos. Os pinos possuem de diâmetro, de comprimento e estão distribuídos uniformemente a partir de um pino central localizado no centro da placa e espaçados igualmente de (distância entre as fileiras e os pinos da mesma fileira).

Existe um escoamento externo com ar a que escoa perpendicularmente a esse conjunto de pinos a uma velocidade de .

Determine a perda de calor do sistema e diga se o sistema foi bem dimensionado ou não, justificando sua resposta.

As propriedades termofísicas do ar são consideradas constantes e dadas pelo valor delas a .

Um preaquecedor utiliza vapor d’água saturado a , alimentado pelo lado interno dos tubos de uma matriz, para preaquecer ar que entra no sistema a e .

Ar escoa em escoamento cruzado no lado externo dos tubos a . Cada tubo possui de comprimento e de diâmetro externo. A matriz contém 196 tubos e um arranjo alinhado quadrado, no qual .

Qual é a taxa de transferência de calor total para o ar?

(Adaptada) Seja uma matriz alinhada de tubos de , , e , com vapor d’água em condensação usado para aquecer ar atmosférico entrando na matriz a e .

Qual é o valor mínimo de necessário para atingir uma temperatura de saída ?

Considere o escoamento de ar sobre um feixe de tubos alinhados, de acordo com a figura.

Dentro dos tubos escoa vapor d’água, a temperatura de . Os tubos têm diâmetro igual a e comprimento de . A distância entre os centros dos tubos vale . O ar entra a e . Sabe-se que o número de tubos na direção do escoamento é igual ao na direção transversal . Determine o menor número de tubos necessários para que a temperatura de saída do ar seja maior do que . Calcule a taxa de transferência de calor trocado entre o ar e os tubos. Despreze a resistência a condução nos tubos (i.e., considere que a temperatura na parede é igual a temperatura do vapor).

Uma matriz tubular utiliza um arranjo alinhado com tubos de de diâmetro com . Existem 10 fileiras de tubos contendo 50 tubos cada uma.

Considere uma aplicação na qual água fria escoa através dos tubos, mantendo uma temperatura na superfície externa dos tubos de , enquanto gases de exaustão, a e a uma velocidade de , escoam em escoamento cruzado na matriz.

As propriedades dos gases de exaustão podem ser aproximadas pelas do ar atmosférico a .

Qual é a taxa de transferência de calor total, por unidade de comprimento dos tubos, no feixe?

(Adaptada) Uma matriz de tubos possui um arranjo alinhado com tubos de de diâmetro e de comprimento, com . Existem 10 colunas de tubos na direção do escoamento e 7 tubos por coluna .

Ar, com condições a montante da matriz iguais a e , escoa em escoamento cruzado sobre os tubos, cujas paredes são mantidas a pela condensação de vapor no seu interior.

Determine a temperatura do ar ao deixar a matriz tubular.

(Adaptada) Um condensador resfriado a ar opera com ar em escoamento cruzado sobre uma matriz quadrada composta por 400 tubos alinhados . O diâmetro externo dos tubos é de e os passos longitudinal e transversal na matriz tubular são e , respectivamente.

Vapor d’água saturado a uma pressão de entra nos tubos e pode-se considerar que uma temperatura uniforme de seja mantida na superfície externa dos tubos em função da condensação no seu interior.

Se a temperatura e a velocidade da corrente de ar a montante da matriz tubular são e , qual é a temperatura do ar que deixa a matriz? Como uma primeira aproximação, avalie as propriedades do ar a .

Se os tubos possuírem de comprimento, qual é a taxa de transferência de calor total na matriz?