Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 19

Água de resfriamento disponível a 10   ° C é utilizada para condensar vapor a 30   ° C no condensador de uma central elétrica a uma taxa de 0,15 kg/s, por meio da circulação da água de resfriamento através de um banco de tubos finos de cobre de 5   m de comprimento e 1,2   c m   de diâmetro interno. A água entra no tubo com uma velocidade média de 4   m / s e deixa-o a uma temperatura de 24   ° C . Os tubos são quase isotérmicos a 30   ° C . Determine o coeficiente médio de transferência de calor entre a água e os tubos, bem como o número de tubos necessários para atingir a taxa de transferência de calor no condensador.

Dados: ρ = 998,7 k g m 3 ; c p = 4183,8 J k g ∙ ℃ ; h f g = 2431 J k g ∙ ℃

Passo 1

Primeiramente precisamos calcular a vazão mássica da água, que pode ser encontrada a partir:

m ˙ = ρ A c V m é d i a = ρ π D 2 4 V m é d i a = 998,7 k g m 3 π 0,012   m 2 4 4 m s = 0,4518   k g / s

Passo 2

Note que do enunciado temos a temperatura na entrada e na saída do tubo, logo podemos calcular a taxa de transferência de calor para um único tubo, utilizando a expressão abaixo:

Q ˙ = m ˙ c p T s a í d a - T e n t r a d a = 0,4518 k g s 4183,8 J k g ∙ ℃ 24 - 10 ℃ = 26,460   W

Passo 3

O coeficiente médio de transferência de calor, pode ser encontrada a partir da equação geral:

Q ˙ = h A s ∆ T l m

h = Q ˙ A s ∆ T l m

A s = π D L = π 0,012   m 5   m = 0,1885   m 2

Onde a área superficial e a diferença de temperatura logarítmica são expressas respectivamente, como sendo:

∆ 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 = 24 - 10 ln ⁡ 30 - 24 30 - 10 = 11,63 ° C

Logo teremos:

h = 26,460   W 0,1885   m 2 11,63 ℃ 1   k W 1000   W = 12,1 k W m 2 ∙ ℃

Passo 4

A partir da taxa total de calor transferido, podemos encontrar o número de tubos:

Q ˙ t o t a l = m ˙ c o n d h f g = 0,15 k g s 2431 k J k g = 364,65   k W

O número de tubos será...

N t u b o s = Q ˙ t o t a l Q ˙ = 364,650   W 26,460   W = 13,8

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Em uma aplicação específica que envolve o escoamento de um fluido a uma vazão m ˙ através de um tubo circular com comprimento L e diâmetro D, sabe-se que o fluxo térmico na superfície apresenta uma va
Água, a 300 K e com uma vazão de 5 k g s , entra em um tubo de parede delgada preta, que atravessa uma grande fornalha cujas paredes e o ar estão a uma temperatura de 700 K. O diâmetro e o comprimento
Água entra em um tubo a 27°C com uma vazão de 450 k g h . A transferência de calor da parede do tubo para o fluido é dada pela expressão q ' s W m = a x , sendo o coeficiente a igual a 20 W m 2 e x(m)
Um fluido entra em um tubo com uma vazão de 0,015 k g s e uma temperatura de entrada de 20°C. No tubo, que tem um comprimento de 6 m e diâmetro de 15 mm, há uma temperatura superficial de 30°C.Determi
Considere o desenvolvimento de uma camada-limite térmica laminar próxima a entrada do tubo mostrado na Figura 8.4. Quando a camada-limite fluidodinâmica é fina em relação ao diâmetro do tubo, a região