Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 73
73 – Gases de escape de uma fábrica de produção estão sendo expelidos por uma chaminé de exaustão de de altura e de diâmetro externo. Os gases de escape são descarregados a uma taxa de , enquanto a queda de temperatura entre a entrada e a saída dos gases de escape é e o calor específico à pressão constante dos gases de escape é . Em um determinado dia o vento a soprava sobre a chaminé com velocidade de , enquanto a superfície externa da chaminé sofria de radiação com o ambiente ao redor a . A radiação solar incidia sobre a superfície externa da chaminé a uma taxa de . A emissividade e a absortividade solar da superfície externa eram . Determine a temperatura da superfície da chaminé externa. Avalie as propriedades do ar a
Passo 1
Dados fornecidos:
Comprimento da chaminé de escape
Diâmetro da pilha,
Caudal mássico dos gases de escape,
Queda de temperatura entre a entrada e a saída da chaminé de escape,
Calor específico dos gases de escape,
Temperatura dos arredores,
Velocidade de fluxo do ar,
Temperatura do ar,
Radiação solar incidente,
Absorção da superfície externa da pilha,
Emissividade da superfície externa da pilha,
Passo 2
Com a pressão de e temperatura média de , temos:
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
A viscosidade cinemática é:
Passo 3
Calcule o número de Reynolds:
A velocidade do vento é .
O diâmetro da pilha é .
Como o fluxo é considerado laminar.
Passo 4
O número médio de Nusselt para o fluxo cruzado sobre o cilindro é determinado a partir da relação de Churchill & Bernstein dada por:
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 5
A área da superfície da chaminé de exaustão é determinada como:
A taxa de perda de calor dos gases na chaminé de exaustão é determinada a partir da equação dada por:
A temperatura da superfície externa da chaminé de exaustão é determinada pela aplicação do balanço de energia fornecido por:
A temperatura da superfície externa da chaminé de exaustão é .
Resposta
A temperatura da superfície externa da chaminé de exaustão é .