Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 78
78 – Uma barra de combustível nuclear cilíndrica de de diâmetro é inserida em um tubo concêntrico de de diâmetro, onde a água de resfriamento escoa na região anular entre a barra de combustível e o tubo concêntrico. Calor é gerado uniformemente na barra a uma taxa de . O coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície do tubo concêntrico é . Considerando que a temperatura média da água de refrigeração. É possível usar a informação dada para determinar a temperatura da superfície da barra de combustível? Explique.
Passo 1
Escreva a taxa de transferência de calor da barra de combustível para a superfície da barra usando a seguinte equação:
Aqui, o coeficiente de transferência de calor da barra de combustível é , a área da superfície da barra de combustível é e a temperatura média da água de resfriamento é .
Como o calor perdido pela barra de combustível é igual ao calor ganho pelo tubo concêntrico, escreva o calor ganho pela superfície externa do tubo.
Aqui, o coeficiente de transferência de calor do tubo concêntrico é , a área da superfície do tubo e a temperatura média da água de resfriamento é .
Iguale as equações (1) e (2).
Passo 2
Encontre a temperatura da superfície da haste usando a relação.
Aqui, o calor gerado por volume é e o raio da barra de combustível é .
Substitua
Substitua pelos valores fornecidos no enunciado:
Portanto, a temperatura média da água de resfriamento é .
Dessa forma, a informação fornecida é suficiente para encontrar a temperatura média da água de resfriamento.
Resposta
Portanto, a temperatura média da água de resfriamento é .
Dessa forma, a informação fornecida é suficiente para encontrar a temperatura média da água de resfriamento.