Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 17
17 - A água a uma temperatura média de e a uma velocidade média de flui através de um tubo de aço inoxidável de de comprimento em uma caldeira. Os diâmetros interior e exterior do tubo são e , respectivamente. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção para a superfície exterior do tubo, onde ebulição está a tomar lugar é ., determinar o coeficiente de transferência total de calor desta caldeira com base na área da superfície interior do tubo.
Passo 1
Calma, não se perca no enunciado, vamos listas todos os dados, para facilitar nossa vida. Dados fornecidos:
A velocidade média da água é
Temperatura média da água
Comprimento do tubo de aço inoxidável
Condutividade térmica do tubo de aço inoxidável
O diâmetro interno e externo do tubo são e .
O coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície externa do tubo é .
Passo 2
Das propriedades dos lençóis freáticos saturados, as propriedades da água são:
A Condutividade térmica é:
A Viscosidade cinemática é:
O número Prandtl é:
Precisamos acha o coeficiente global de transferência de calor dessa caldeira e como base na área da superfície interna do tubo, pode ser calculada da seguinte maneira:
Onde:
Passo 3
Agora precisamos achar o número de Reynolds que é necessário para calcular as resistências. Portanto, ele pode ser achado da seguinte forma:
Como o fluxo é considerado turbulento. Além disso, vamos supor que o fluxo seja totalmente desenvolvido. Dessa forma temos a seguinte relação para o número de Nusselt:
Passo 4
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 5
Portanto, a resistência total deste trocador de calor é então determinada substituindo todos os valores conhecidos.
Passo 6
Agora que temos a resistência total, podemos encontrar o coeficiente global de transferência de calor .