Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 84
84 - Repita o Prob. 7-88 para arranjo escalonado com .
Passo 1
Dados fornecidos:
Temperatura da água quente no tubo,
Temperatura de entrada do ar,
Velocidade média do fluxo,
Diâmetro externo dos tubos,
Passo longitudinal,
Passo transversal,
Número de linhas,
Número de tubos em cada linha,
Passo 2
Vamos assumir a temperatura média do ar como
Da tabela, propriedades do ar em .
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
Calor específico é:
Viscosidade dinâmica é:
Densidade:
Com :
Com :
Passo 3
A velocidade máxima do fluxo é determinada a partir da equação dada por:
O número de Reynolds é determinado a partir da equação dada por:
O número de Nusselt é determinado a partir da equação dada por:
Como o número médio de Nusselt é dado por:
Da tabela, fator de correção para e .
Para arranjo em linha, por interpolação linear temos que o fator de correção é:
Dessa forma, o número de Nusselt passa a ser:
Passo 4
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 5
O número total de tubos é determinado como:
A área da superfície de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo é determinada como:
A vazão mássica do ar é determinada como:
Passo 6
A temperatura de saída do ar é determinada a partir da expressão dada por:
A temperatura média do ar é determinada como:
Como o valor obtido é bem próximo do assumido , nossa suposição estava correta.
A diferença logarítmica da temperatura média do ar é determinada a partir da equação dada por:
Passo 7
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento do tubo é determinada a partir da equação dada por:
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento é .
Passo 8
O fator de atrito e o fator de correção para o fluxo são determinados como:
A partir da figura, fator de atrito e fator de correção para espaços em branco do tubo
Para arranjo escalonado:
Para arranjos escalonados em
Fator de atrito,
Fator de correção,
A queda de pressão através do banco de tubos é obtida a partir da equação dada por:
A queda de pressão no banco de tubos é .
Resposta
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento é .
A queda de pressão no banco de tubos é .