Considere um tubo com parede delgada com 10 mm de diâmetro e 2 m de comprimento. Água entra no tubo, saindo de um grande reservatório, a = 0,2 kg/s e Tm,ent = 47°C.

(a) Se a superfície do tubo for mantida a uma temperatura uniforme de 27°C, qual é a temperatura de saída da água, Tm,sai? Para obter as propriedades da água, suponha uma temperatura média da água de Tm = 300 K.

(b) Qual é a temperatura de saída da água se ela é aquecida pela passagem de ar, a T∞ = 100°C e V = 10 m/s, em escoamento cruzado sobre o tubo? As propriedades do ar podem ser determinadas a uma temperatura do filme estimada de Tf = 350 K.

(c) Nos cálculos anteriores, os valores considerados para Tm e Tf foram apropriados? Caso negativo, usando valores para as propriedades estimados de forma apropriada, calcule novamente Tm,sai para as condições da parte (b).

Portanto, o fluxo é turbulento e assumindo que está totalmente desenvolvido (L/D = 200), e usando a correlação Dittus-Boelter, Eq. 8,60, encontraremos hi,

Substituindo este valor para i h por Eq. (1), encontraremos,

(b) Para o processo de aquecimento do ar, T∞ = 100°C, a temperatura de saída da água segue a Eq. 8.45a,

onde o coeficiente global é,

Para estimar h , use a correlação Churchill-Bernstein, Eq. 7,54, para fluxo cruzado sobre um cilindro, usando propriedades avaliadas em .

O valor de h pode ser recalculado para condições de aquecimento:

A seguir, encontra a U e depois a Tm,o,

(c) Usando as ferramentas de correlação IHT para fluxo interno (fluxo turbulento) e externo (sobre um cilindro) as análises da peça (b) foram realizadas considerando as temperaturas apropriadas para avaliar as propriedades termofísicas. Para o fluxo interno e externo, respectivamente,

onde a temperatura média da parede do tubo é avaliada a partir do circuito térmico,

Os resultados das análises estão resumidos na tabela juntamente com os resultados das partes (a) e (b),