Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 80
80 – Água a deve ser aquecida a na passagem por um feixe de barras de resistência de aquecimento de de comprimento e de diâmetro, mantidos a . A água aproxima-se do feixe de barras do aquecedor na direção normal a uma velocidade média de . As barras estão dispostas em linha com passos longitudinal e transversal de e . Determine o número de fileiras de tubos na direção do escoamento necessário para alcançar o aumento indicado de temperatura.
Passo 1
A temperatura média da água é determinada como:
Encontre as propriedades tabeladas, para a .
Condutividade térmica é:
Calor específico é:
Viscosidade dinâmica é:
Densidade:
O número Prandtl é:
Com :
Com :
Passo 2
A velocidade máxima do fluxo é determinada a partir da equação dada por:
Passo 3
O número de Reynolds é determinado a partir da equação dada por:
A partir da tabela, correlações numéricas de Nusselt para fluxo cruzado sobre os espaços em branco do tubo. Para disposição em linha com uma variação de entre .
O número de Nusselt é determinado a partir da equação dada por:
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 4
A área da superfície de transferência de calor para um tubo em uma fileira, ou seja, é determinada como:
A diferença logarítmica da temperatura média da água é determinada a partir da equação dada por:
A taxa de transferência de calor das hastes é determinada a partir da equação dada por:
A vazão mássica da água é determinada como:
taxa de transferência de calor para a água é determinada a partir da equação dada por:
O número de linhas do tubo na direção do fluxo é determinado pela equação das equações e como:
O número de fileiras de tubos na direção do escoamento necessário para alcançar o aumento indicado de temperatura é .
Resposta
O número de fileiras de tubos na direção do escoamento necessário para alcançar o aumento indicado de temperatura é .