Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 163
Sejam as condições do Problema 3.149, porém agora com uma espessura da parede do tubo de (diâmetros interno e externo de e respectivamente), uma resistência térmica de contato entre as aletas e o tubo de e o fato de que é a temperatura da água e não a temperatura na superfície do tubo que é conhecida. O coeficiente de transferência de calor por convecção no lado da água é Determine a taxa de transferência de calor para a água por unidade de comprimento do tubo Qual seria o efeito, em separado, de cada uma das seguintes mudanças de projeto sobre a taxa de transferência de calor: (i) eliminação da resistência de contato; (ii) aumento do número de aletas de quatro para oito; (iii) mudança do material da parede do tubo e das aletas de cobre para aço inoxidável AISI 304 ?
Passo 1
Oieee, bora para mais uma questãozitcha?! Aqui nós temos as condições de convecção interna e externa para um tubo de aleta interno. Além das dimensões da aleta / tubo e resistência de contato.
Com isso, queremos calcular a taxa de calor por unidade de comprimento do tubo e efeitos correspondentes da resistência de contato, número de aletas e material da aleta / tubo.
Passo 2
Para resolver essa questão, vamos assumir que:
(1) Estamos em condições de estado estacionário;
(2) A transferência de calor é unidimensional;
(3) As propriedades são constantes;
(4) A radiação é desprezível;
(5) O coeficiente de convecção uniforme em superfícies com aletas;
(6) A parede do tubo pode ser desdobrada e aproximada como uma superfície plana com N aletas retangulares retas.
A taxa de calor por unidade de comprimento pode ser expressa como:
Passo 3
Onde as resistências podem ser escritas como:
E os parâmetros são:
Passo 4
Substituindo os valores e fazendo as contas, para o caso base, encontramos:
em que
Se a resistência de contato for eliminada
Onde,
Passo 5
Se o número de aletas for aumentado para:
Com,
Se o material for alterado para aço inoxidável AISI 304, temos:
Com,
E,