Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 70
70 – Durante a visita a uma fábrica, verificou-se que a seção do tubo de vapor de de comprimento e de diâmetro está completamente exposta ao ar ambiente. As medições de temperatura indicam que a temperatura média da superfície externa do tubo é quando a temperatura ambiente é . Há também ventos moderados de na região. A emissividade da superfície externa do tubo é , e a temperatura média das superfícies em torno do tubo, incluindo o céu, é estimada em . Determine a quantidade de calor perdido a partir do vapor durante um dia de trabalho de horas de duração.
Vapor é fornecido por um gerador de vapor a gás natural que tem eficiência de , e uma fábrica paga de gás natura. Se o tubo é isolado e da perda de calor é poupada, determine a quantidade de dinheiro que essa instalação economizara em ano, como resultado do isolamento do tubo de vapor. Considere que a fábrica funciona todos os dias do ano durante . Estabeleça suas suposições.
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro do tubo de vapor,
Comprimento do tubo de vapor,
Temperatura da superfície externa do tubo,
Temperatura ambiente,
Velocidade do ar,
Emissividade do tubo,
Temperatura dos arredores,
Eficiência do gerador de vapor,
Passo 2
Pressupostos:
(i) Condições de estado estacionário.
(ii) As propriedades térmicas são constantes.
Passo 3
A temperatura do filme no ar é determinada como:
Passo 4
Com a pressão de e temperatura média do filme , temos:
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
A viscosidade cinemática é:
Passo 5
Calcule o número de Reynolds:
A velocidade do vento é .
O diâmetro do fio é .
Como o fluxo é considerado laminar.
Dessa forma, o número de Nusselt é determinado a partir da seguinte relação:
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 6
A taxa de perda de calor do tubo é determinada a partir da equação dada por:
A quantidade de calor perdido do vapor é determinada como:
A quantidade de calor perdida pelo vapor durante um dia de trabalho de 10 horas é .
A quantidade de calor perdida por ano é determinada como:
Passo 7
A quantidade de calor perdida por ano, considerando a eficiência do gerador, é determinada como:
Dado que, se o tubo estiver isolado e do calor perdido, é economizado.
A quantidade de calor perdido economizada é determinada como:
A quantidade de dinheiro economizada pelo isolamento do tubo de vapor é determinada como:
A quantidade de dinheiro economizada por ano isolando o tubo de vapor é
Resposta
A quantidade de dinheiro economizada por ano isolando o tubo de vapor é