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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 125

Ar (   P r = 0,7 , k = 0,02 6   W / m ⋅ K ) a 200 °C escoa sobre tubos de 3 cm de diâmetro cuja temperatura da superfície é 50 °C, com número de Reynolds de 8000. A correlação de Churchill e Bernstein da transferência de calor convectiva para o número médio de Nusselt nesta situação é:

N u = 0,3 + 0,62 ⋅ R e 0,5 ⋅ P r 0,33 1 + 0,4 / P r 0,67 0,25

O fluxo de calor médio, neste caso, é:

  1. 1.3   k W / m 2
  2. 2,4   k W / m 2
  3. 4,1   k W / m 2
  4. 5,7   k W / m 2
  5. 8,2   k W / m 2

Passo 1

Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.

Esta é uma questão muito boa! Nem precisamos pensar em qual relação utilizarmos para calcular o número de Nusselt, e consequentemente, o coeficiente de transferência de calor.

Portanto, vamos começar calculando esse coeficiente h . Usando a relação dada na questão, temos:

N u = h L k a r = 0,3 + 0,62 ⋅ R e 0,5 ⋅ P r 0,33 1 + 0,4 / P r 0,67 0,25  

h = k a r L ⋅ 0,3 + 0,62 ⋅ R e 0,5 ⋅ P r 0,33 1 + 0,4 / P r 0,67 0,25

h = 0 , 026 0,0 3 ⋅ 0,3 + 0,62 ⋅ 8000 0,5 ⋅ 0,7 0,33 1 + 0,4 / 0,7 0,67 0,25

h = 37,75   W / m 2 ⋅ K

Passo 2

Agora que descobrimos o coeficiente de transferência de calor h , podemos calcular o fluxo de calor médio. Aplicando diretamente na fórmula, temos;

q ˙ = h Δ T = 37,75 ⋅ 150 = 5,7   k W / m 2

Logo, temos a letra d).

Resposta

Letra d).

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