Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 75

Repita o Prob. 8-74 para uma localização .

Passo 1

Dados fornecidos:

Diâmetro interno do tubo:

Volume de vazão:

Número de Grashof:

Número Prandtl:

Viscosidade cinemática:

Proporção de viscosidades dinâmicas:

Fração de massa é:

Passo 2

Fala galera!!

Para resolver essa questão, podemos começar calculando a área de seção transversal usando a seguinte relação:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

Vamos calcular também a velocidade média do fluxo. Podemos fazer isso usando a seguinte relação:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos:

Com a velocidade média encontrada, podemos calcular o Número de Reynolds da seguinte maneira:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos:

Como o número de Reynolds é maior que , mas menor que , o fluxo está em transição de laminar para turbulento.

Passo 3

Agora vamos encontrar o Número de Nusselt para um fluxo em transição. Para primeiro calculamos o Número de Nusselt para fluxo laminar da seguinte maneira:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos:

Também precisamos calcular o Número de Nusselt para fluxo turbulento. Podemos fazer isso com a seguinte relação:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos:

Passo 4

a) Assim, temos que o Número de Nusselt para fluxo de transição é dado pela seguinte relação:

Onde , e são as constantes da correlação para transferência de calor de transição. Elas podem ser encontradas na Tabela 8-7.

Para abertura da boca do sino, temos que:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos que o número de Nusselt é:

Portanto, o número de Nusselt para a abertura da boca do sino é .

Passo 5

b) Assim, temos que o Número de Nusselt para fluxo de transição é dado pela seguinte relação:

Onde , e são as constantes da correlação para transferência de calor de transição. Elas podem ser encontradas na Tabela 8-7.

Para abertura reentrante, temos que:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos e calculados, temos que o número de Nusselt é:

Portanto, o número de Nusselt para a abertura reentrante é .

Passo 6

Para entrada de boca de sino, o número de Nusselt é baixo em comparação com a entrada de reentrante. Isso ocorre devido ao comportamento incomum da camada limite da boca do sino ao longo da parede do tubo, que é inicialmente laminar e depois muda através de uma região de transição para a condição turbulenta.