Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 76
Um tubo com configuração de entrada de cantos quadrados é submetido a um fluxo de calor uniforme na parede de . O tubo tem diâmetro interno de e vazão de . O liquido que escoa no interior do tubo é uma mistura de etilenoglicol e água destilada, com fração de massa de . Determine o coeficiente de atrito no local ao longo do tubo onde o número de Grashof é . As propriedades físicas da mistura de água destilada com etilenoglicol no local de interesse são . , e . Em seguida, recalcule o coeficiente de atrito totalmente desenvolvido, considerando que a vazão volumétrica é aumentada em , enquanto os parâmetros restantes permanecem inalterados.
Passo 1
Dados fornecidos:
Fluxo de calor uniforme na parede:
Diâmetro interno do tubo:
Vazão volumétrica:
Número de Grashof:
Número Prandtl:
Viscosidade cinemática:
Proporção de viscosidades dinâmicas:
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:
Passo 3
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:
Da Tabela 8-6 “Número de Reynolds de Transição para coeficiente de atrito” no fluxo de calor uniforme de e abertura com arestas quadradas, a faixa do número de Reynolds é dada como . Como o número de Reynolds obtido é maior que o intervalo especificado, o fluxo é turbulento.
Passo 4
Podemos calcular o coeficiente de atrito para regime turbulento com a seguinte relação:
Onde é . Assim, o coeficiente de atrito é:
Portanto, o coeficiente de atrito é .
Passo 5
Para recalcular o coeficiente de atrito totalmente desenvolvido, considerando que a vazão volumétrica é aumentada em , começamos calculando a nova vazão volumétrica. Assim 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:
Passo 6
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:
Da Tabela 8-6 “Número de Reynolds de Transição para coeficiente de atrito” no fluxo de calor uniforme de e abertura com arestas quadradas, a faixa do número de Reynolds é dada como . Como o número de Reynolds obtido é maior que o intervalo especificado, o fluxo é turbulento.
Passo 7
Podemos calcular o coeficiente de atrito para regime turbulento com a seguinte relação:
Onde é . Assim, o coeficiente de atrito é:
Portanto, o coeficiente de atrito é .