É prática comum recuperar calor em fornalhas que queimam óleo ou gás através da utilização dos gases de exaustão no preaquecimento do ar de combustão. Um dispositivo normalmente utilizado para esse propósito é composto por um arranjo de tubos concêntricos no qual os gases de exaustão escoam no tubo interno e o ar de combustão, mais frio, escoa pela região anular.

Considere condições nas quais há uma taxa de transferência de calor uniforme por unidade de comprimento do sistema, = 1,25 × 105 W/m, dos gases de exaustão para a superfície interna do tubo interno, enquanto o ar escoa pela passagem anular a uma vazão de a = 2,1 kg/s. O tubo interno, com parede delgada, tem diâmetro Di = 2 m, enquanto o tubo externo, que está isolado da vizinhança, tem diâmetro De = 2,05 m. As propriedades do ar podem ser consideradas iguais a cp = 1030 J/(kg · K), μ = 270 × 10–7 N · s/m2, k = 0,041 W/(m · K) e Pr = 0,68.

(a) Se o ar entra no sistema a Ta,1 = 300 K e L = 7 m, qual é a temperatura do ar na saída Ta,2?

(b) Se o escoamento do ar é plenamente desenvolvido ao longo de toda a região anular, qual é a temperatura do tubo interno nas seções de entrada (Ts,i,1) e de saída (Ts,i,2) do sistema? Qual é a temperatura do tubo externo na entrada do sistema, Ts,e,1?

Passo 1

Passo 2

Resposta