Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 71
71 – Reconsidere o Prob. 7-70. Parece haver alguma incerteza sobre temperatura média das superfícies em torno do tubo utilizado nos cálculos da radiação. Você é solicitado a verificar se ela faz alguma diferença significativa na transferência total de calor. Repita os cálculos para as temperaturas médias ao redor e da superfície de e , respectivamente e determine as alterações dos valores obtidos.
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro do tubo de vapor,
Comprimento do tubo de vapor,
Temperatura da superfície externa do tubo,
Temperatura ambiente,
Velocidade do ar,
Emissividade do tubo,
Temperatura dos arredores,
Eficiência do gerador de vapor,
Passo 2
Pressupostos:
(i) Condições de estado estacionário.
(ii) As propriedades térmicas são constantes.
Passo 3
A temperatura do filme no ar é determinada como:
Passo 4
Com a pressão de e temperatura média do filme , temos:
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
A viscosidade cinemática é:
Passo 5
Calcule o número de Reynolds:
A velocidade do vento é .
O diâmetro do fio é .
Como o fluxo é considerado laminar.
Dessa forma, o número de Nusselt é determinado a partir da seguinte relação:
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 6
A taxa de perda de calor do tubo é determinada a partir da equação dada por:
Passo 7
Agora, conforme a nova temperatura média usada nos cálculos de radiação
Da equação calcule o colocando este novo valor da temperatura ambiente.
Portanto, a mudança na quantidade de transferência de calor quando a nova temperatura média é usada no cálculo da radiação é:
Passo 8
Agora, conforme a nova temperatura média de superfície usada nos cálculos de radiação
Da equação calcule o colocando este novo valor da temperatura média de superfície.
Aqui podemos ver que a transferência de calor diminui quando a temperatura da superfície é usada no cálculo da radiação.
Portanto, a mudança na transferência de calor é: