Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 135
Água quente a uma temperatura média de 53°C e a uma velocidade média de 0,4 m/s escoa através da seção de um tubo de parede fina com 5 m de comprimento e diâmetro externo de 2,5 cm. O tubo passa através do centro da parede de 14 cm de espessura preenchida com isolamento de fibra de vidro Considerando que as superfícies da parede estão a 18°C, determine:
- A taxa de transferência de calor do tubo para o ar nos quartos;
- A queda de temperatura da água quente à medida que flui por esses 5 m de comprimento da parede.
Passo 1
Shoow galera, na letra precisamos da taxa de transferência de calor, certo?
Já sabemos que o calor entre duas superfícies é dado por:
Já sabemos que:
Agora só precisamos calcular o S, o fator de forma de condução.
E como vamos calcula-lo?
Vamos olhar a geometria, certo?
Considerando um cilindro isotérmico circular de comprimento L no plano médio de uma parede infinita, nós podemos usar a fórmula:
Onde z é a distância da superfície da parede até o centro do tubo.
Se:
Então:
Na fórmula do calor:
Passo 2
Achamos o calor trocado, mas ainda precisamos da resposta para a letra (b), não é?
Para achar a queda de temperatura da água quente à medida escoa por esses 5 m de comprimento da parede nós podemos usar outra equação bastante conhecida:
Isolando a variação da temperatura:
Sabendo que:
E que o fluxo de massa é dado por:
Se a seção transversal é circular:
Substituindo nossos dados:
Agora é só colocar na fórmula da variação da temperatura:
Então a água que estará passando pelo tubo cai apenas
Gostaram?