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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 46

Refrigerante-134a é transportado a 0 , 08   k g / s através de um tubo de Teflon com diâmetro interno   D i =   2 0   m m e diâmetro externo D e   =   2 5   m m , enquanto ar atmosférico a V   =   28   m / s e 300   K escoa em escoamento cruzado sobre o tubo. Qual é a taxa de transferência de calor para o Refrigerante-134a a   240   K , por unidade de comprimento do tubo?

Passo 1

Falaaaaaaaaaaaaaaaa Tribuxo?

Bora resolver mais uma questão!?

Precisamos calcular a taxa de calor por unidade de comprimento do tubo q ' , a partir da equação:

q ' = T ∞ - T m R t '

A resistência térmica é:

R t ' = 1 h e π D e + ln ⁡ D e D i 2 π k + 1 h i π D i

Para determinar a resistência térmica, precisamos dos coeficientes de transferência de calor:

h = k D N u D

Vamos separar em escoamento externo e interno.

Começando pelo escoamento interno, vamos determinar o número de Reynolds

R e D = 4 m ˙ μ π D i

A partir da Tabela A.5, podemos encontrar os valores μ = 4,202 × 10 - 4   N ∙ s / m 2 , P r = 5,0 ; k = 0,1073   W / m K .

Agora aplicando os dados na fórmula, temos:

R e D i = 4   .   0 , 08 4,202 × 10 - 4   .   π   . 0,02 0

R e D , i = 12120 , 3 1 9

Como temos um escoamento turbulento, iremos usar:

N u D , i = 0,023 R e D , i 4 5 P r 0,4  

Podemos escrever:

h i = k D i 0,023 R e D , i 4 5 P r 0,4  

h i = 0,1073 0,020 0,023   . 12120,319 4 5   .   5,0 0,4

h i = 4 3 4 , 207   W / m 2   .   K  

Escoamento externo, vamos determinar o número de Reynolds

R e D , e = V D e v

A partir da Tabela A.4, podemos encontrar os valores v = 15,89 × 10 - 6   N ∙ s / m 2 , P r = 0,707 ; k = 0,0263   W / m K .

Agora aplicando os dados na fórmula, temos:

R e D , e = 28   .   0,025 15,89 × 10 - 6

R e D , e = 44052,863

Como temos um escoamento turbulento, iremos usar:

N u D , e = 0,26 R e D , e 0.6 P r 0,7  

Podemos escrever:

h e = k D e 0,26 R e D , e 0.6 P r 0 , 3 7  

h i = 0 , 0263 0,02 5 0 , 26   . 44052,863 0,6   .   0 , 707 0 , 37

h e = 147 , 116   W / m 2   .   K  

Passo 2

Agora só calcular a taxa do calor:

q ' = T ∞ - T m 1 h e π D e + ln ⁡ D e D i 2 π k + 1 h i π D i

q ' = 300 - 240 1 147,116     .   π   . 0,025 + ln ⁡ 0,025 0,020 2 π   . 0,35 + 1 434,207   .   π .   0,02

q ' = 267,058   W / m

Foi divertido!!!!

Bora matar mais uma!

Resposta

q ' = 267,058   W / m

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