Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 52
A necessidade de água quente de uma casa deve ser atendida por aquecimento de água a a por um coletor solar parabólico a uma taxa de . A água escoa através de um tubo de alumínio fino de de diâmetro cuja superfície externa é preta anodizada a fim de maximizar a capacidade de absorção solar. A linha central do tubo coincide com a linha central do coletor, e um protetor de vidro é colocado fora do tubo para minimizar as perdas de calor. Considerando que a energia solar é transferida para a água a uma taxa líquida de por m de comprimento do tubo, determine o comprimento necessário do coletor para atender às necessidades de água quente dessa casa. Além disso, determine a temperatura da superfície do tubo na saída.
Passo 1
Para esse exercício iremos utilizar a temperatura média levando em conta a temperatura de entrada e saída:
Logo as propriedades serão de:
Passo 2
Muito bem, agora podemos prosseguir, a taxa de transferência de calor poderá ser determinada a partir de:
Portanto podemos definir o comprimento do tubo como sendo...
Passo 3
Para analisarmos o número de Reynolds, precisamos encontrar a velocidade média através da formulação abaixo:
Portanto o escoamento é turbulento.
Passo 4
Calculando o número de Nusselt, temos que:
O coeficiente de transferência de calor será...
Passo 5
Para encontrarmos a temperatura na superfície podemos usar a equação geral:
Onde,
Por fim...
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)