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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 108

Ar c p = 1007 J k g K entra em um tubo de 17 cm de diâmetro e 4 m de comprimento a 65°C de temperatura e taxa de 0,08 k g s e sai a 15°C. O tubo é quase isotérmico a 5°C. O coeficiente médio de transferência de calor por convecção é:

  1. 24,5 W m 2 K ;
  2. 46,2   W m 2 K ;
  3. 53,9   W m 2 K ;
  4. 67,6   W m 2 K ;
  5. 90,7   W m 2 K .

Passo 1

Bora pra mais umaaa??

Então galerinha, uma informação importante aqui, o tubo é quase isotérmico, ou seja, a superfície do tubo é mantida constante.

Quando temos T s constante podemos usar a seguinte relação:

Q ˙ = h A s ∆ T l m

Isolando o coeficiente:

h = Q ˙ A s ∆ T l m

Complicou ! Por que nós não temos nenhum desses dados, não é?

Mas não desanimem!

Nós podemos calcular!! Vamos começar com a taxa de transferência de calor.

Essa fórmula vocês já conhecem:

Q ˙ = m ˙ c p ( T e n t r a d a - T s a í d a )

Sabemos que:

m ˙ = 0,08 k g s

c p = 1007 J k g K

T e n t r a d a = 65 ° C

T s a í d a = 15 ° C

Agora ficou fácil!! É só substituir:

Q ˙ = 0,08 k g s 1007 J k g K ( 65 ° C - 1 5 ° C )

Como a variação em graus Celsius e Kelvin é a mesma:

Q ˙ = 4028   J s

Q ˙ = 4028   W

Passo 2

Já achamos o calor, bora achar a variação de temperatura logarítima ?

Quando a temperatura da superfície é constante:

∆ T l m = T s a í d a - T e n t r a d a ln ⁡ T s - T s a í d a T s - T e n t r a d a

Já temos tudo o que precisamos, então:

∆ T l m = 65 ° C - 15 ° C ln ⁡ 5 ° C - 15 ° C 5 ° C - 6 5 ° C

∆ T l m = 27,9 ° C

Já podemos achar a área, certo?

Para um tubo cilíndrico a área é dada por:

A s = π D L

Substituímos:

A s = π 0,17   m 4   m

A s = 2,136   m 2

Passo 3

Agora que temos tudo, o que fazemos?

Substituímos na fórmula do Passo 1:

h = 4028   W 2,136   m 2 27,9 ° C

h = 67,6 W m 2 . ° C

Ou melhor:

h = 67,6 W m 2 . K

E achamos que a nossa resposta é a Letra (d) !!

Gostaram??

Resposta

L e t r a   D   ‼

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