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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 122

Jakob sugere que a seguinte correlação seja utilizada para tubos quadrados em situação de escoamento cruzado em líquido:

N u = 0,102   R e 0,675 P r 1 / 3

Água a 50 °C ( k = 0,61   W / m ⋅ K ,   P r = 6 ) escoa sobre um tubo quadrado de 1 cm de lado, com número de Reynolds de 10000 e temperatura de superfície de 75 °C. Se o comprimento do tubo é 3 m, a taxa de transferência de calor entre o tubo e água é:

  1. 9,8 kW
  2. 12,4 kW
  3. 17,0 kW
  4. 19,6 kW
  5. 24,0 kW

Passo 1

Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.

Esta é uma questão muito boa! Nem precisamos pensar em qual relação utilizarmos para calcular o número de Nusselt, e consequentemente, o coeficiente de transferência de calor, visto que a resposta é a taxa de transferência de calor (nosso foco!).

Portanto, vamos começar calculando esse coeficiente h . Usando a relação dada na questão, temos:

N u = h L k á g u a = 0,102   R e 0,675 P r 1 / 3  

h = k á g u a L ⋅ 0,102   R e 0,675 P r 1 / 3

h = 0,61 0,01 ⋅ 0,102 ⋅ 10000 0,675 ⋅ 6 1 / 3

h = 5666,5   W / m 2 ⋅ K

Portanto, a taxa de transferência de calor é:

Q ˙ = h A Δ T = 5666,5 ⋅ 4 ⋅ 0,01 ⋅ 3 ⋅ 75 - 50

Q ˙ = 17   k W

OBS: percebam que a área corresponde a área externa do tubo. Como o tubo tem seção quadrada, temos 4 lados!

Logo, temos a letra c).

Resposta

Letra c).

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