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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 116

A água entra em um tubo de 2 cm de diâmetro e 3 m de comprimento cujas paredes são mantidas a 100°C, com uma temperatura da massa do fluido de 25°C e vazão de 3 m 3 h . Desprezando os efeitos de entrada e considerando escoamento turbulento, o número de Nusselt pode ser determinado a partir de N u = 0,023 R e 0,8 P r 0,4 . O coeficiente de transferência de calor por convecção neste caso é:

  1. 4140   W m 2 K ;
  2. 6160   W m 2 K ;
  3. 8180   W m 2 K ;
  4. 9410   W m 2 K ;
  5. 2870   W m 2 K .

(Para a água, use k = 0,6 1 0 W m 2 K , P r = 6 , 0 , μ = 9 , 0 × 10 - 4 k g m . s , ρ = 1000 k g m 3 ).

Passo 1

Boom galera, nós precisamos do coeficiente de transferência de calor por convecção em um tubo, certo?

Vocês se lembram como??

Se não lembrarem tá tranquilo!! Eu coloco aqui pra vocês não esquecerem mais, ok?

N u = h D k

Se isolarmos o coeficiente que desejamos:

h = N u k D

Legal!! O problema já nos disse que:

k = 0,6 1 0 W m 2 K

D = 2   c m = 0,0 2   m

Então a única coisa que precisamos é achar o Nu, certo?

O problema já nos disse que:

N u = 0,023 R e 0,8 P r 0,4

Sabemos que:

P r = 6,0

E quanto ao número de Reynolds?

Nada né!! Então bora calcula-lo!

Passo 2

Para calcular o número de Reynolds nós podemos usar a equação:

R e = ρ V D μ

Sabemos que:

D = 0,02   m

ρ = 1000 k g m 3

μ = 9,0 × 10 - 4 k g m . s

Não temos a velocidade, mas sabemos que:

V = V ˙ A c

Lembrando que área da seção circular é:

A c = π D 2 4

Então:

V = 4 V ˙ π D 2

Como a vazão deve ser dada em m 3 s :

V ˙ = 3 m 3 h × 1   h 3600   s = 8,33 × 10 - 4 m 3 s

Calculando a velocidade:

V = 4 8,33 × 10 - 4 m 3 s π 0,02   m 2 = 2,65 m s

Agora é só calcular o número de Reynolds:

R e = 1000 k g m 3 2,65 m s 0,02   m 9,0 × 10 - 4 k g m . s = 58922,7

Passo 3

Legaal!!

Agora é só calcular o Número de Nusselt:

N u = 0,023 58922,7 0,8 6 0,4

N u = 308,47

E agora é só colocar na fórmula do coeficiente:

h = 308,47 × 0,610 W m . K 0,02   m

h = 9408,3   W m 2 K  

Ou melhor:

h = 9410   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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