Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 69

Um prestador de serviços na área de aquecimento deve aquecer 0,2 kg/s de água de 15°C até 35°C usando gases quentes em escoamento cruzado sobre um tubo de parede delgada.

Sua tarefa é desenvolver uma série de gráficos de projeto que possam ser utilizados para demonstrar combinações aceitáveis das dimensões do tubo (D e L) e das condições dos gases quentes (T∞ e V), que satisfaçam à exigência de projeto. Na sua análise, considere as seguintes faixas para os diversos parâmetros: D = 20, 30 ou 40 mm; L = 3, 4 ou 6 m; T∞ = 250, 375 ou 500°C; e 20 ≤ V ≤ 40 m/s.

Passo 1

Beleza galerinha, vamos lá! Método de Análise: O tubo com fluxo interno de água com fluxo cruzado de gás quente pode ser analisado pela relação do balanço energético, Eq. 8.45ª,

onde o coeficiente global U,

Passo 2

Estimativa do coeficiente de caudal interno, i h : Avaliação das propriedades da água à temperatura média do fluido,

caracterize o fluxo com o número Reynolds,

e assumindo que o fluxo seja turbulento e totalmente desenvolvido (L/D > 3m/0.07m = 42), use a correlação DittusBoelter, Eq. 8.60, para avaliar i h ,

Passo 3

Estimativa do coeficiente de fluxo externo, o h : Avaliação das propriedades do gás (ar) à temperatura média do filme,

onde T é a temperatura média da parede do tubo (ver Eq. (9)), caracteriza o fluxo,

e usar a correlação Churchill-Bernstein, Eq. 7,54, para o fluxo cruzado sobre um cilindro,

A temperatura média da parede do tubo, T , decorre do circuito térmico,

Resposta

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