Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 91
Seja o feixe alinhado de tubos do Problema 7.90 com vapor d’água em condensação usado para aquecer ar atmosférico entrando no feixe a e . Agora, contudo, a temperatura de saída requerida é conhecida, e não o número de filas de tubos. Qual é o valor mínimo NF necessário para atingir uma temperatura de saída ? Qual é a queda de pressão correspondente através do feixe tubular?
Passo 1
Nessa questão nós temos a temperatura e geometria da superfície de um feixe de tubos, a velocidade de entrada e temperaturas de entrada e saída de ar no fluxo cruzado sobre os tubos.
A partir disso vamos encontrar o número de linhas de tubo necessárias para atingir a temperatura de saída prescrita e a pressão correspondente de queda de ar.
Passo 2
Para resolver essa questão vamos assumir que:
(1) Estamos em estado estacionário;
(2) A queda de temperatura através da parede do tubo e temperatura uniforme da superfície externa é desprezível;
(3) As propriedades são constantes, e vão ser retiradas da Tabela A.4;
(4) ;
(5) A radiação é desprezível e o fluxo incompressível.
Passo 3
A diferença de temperatura diminui exponencialmente na direção do fluxo e na saída,
Onde,
Então,
Passo 4
Com,
E,
Como com
e
A partir da correlação de Zukauskas temos:
Então,
E devemos utilizar 16 linhas de tubos, ou seja, , pois deve ser um número inteiro.
Passo 5
Com , e,
Pela Figura 7.14 temos que,
e
Então,
Substituindo os valores,