Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 85
Ar, a 1 atm e 285 K, entra em um duto retangular com 2 m de comprimento e seção transversal de 75 mm por 150 mm. O duto é mantido a uma temperatura superficial constante de 400 K e a vazão mássica do ar é de . Determine a taxa de transferência de calor do duto para o ar e a temperatura de saída do ar.
Passo 1
Queridos e queridas, animados?
Então vamooo que vamoo ...
Para achar a transferência de calor nós podemos usar a seguinte relação:
Sabemos que:
Assumindo que a temperatura de saída será pouco abaixo da temperatura da superfície, podemos dizer a temperatura média entre ambas será próxima de 325 K.
Quando assumimos isso podemos olhar a Tabela A.4 e interpolar os valores para tal:
Então nós só precisamos achar a temperatura de saída!
Mas como? Simples !!
Antes de qualquer coisa precisamos saber como será o escoamento:
Nós não temos o diâmetro hidráulico, mas ele pode ser escrito como:
Colocando em Reynolds:
Para um duto retangular:
Então:
Lembrando que:
Só nos resta substituir:
Como Reynolds é maior que 2300 o fluxo é turbulento!!
Passo 2
Como descobrimos que o fluxo é turbulento podemos usar a correlação de Dittus – Boelter para o resfriamento:
Lembrando que:
E substituindo:
Substituindo a área e o perímetro:
Sendo assim:
E com isso a gente faz o que?
Percebam que quando a temperatura da superfície é constante podemos usar a relação mostrada na Equação 8.42b:
Com isso conseguimos calcular a temperatura, certo?
Só precisamos substituir:
Achamos um dos dados que queríamos e agora poderemos calcular a transferência de calor:
Essa foi de boassa, não foi?