Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 70
Um tubo de parede delgada, com diâmetro de 6 mm e comprimento de 20 m, é usado para transportar gases de exaustão de uma chaminé até o laboratório, em um prédio próximo, para análise. O gás entra no tubo a 200°C e a uma vazão mássica de 0,003 kg/s. Ventos do outono, a uma temperatura de 15°C, sopram em direção cruzada ao tubo a uma velocidade de 5 m/s. Considere as propriedades termofísicas dos gases de exaustão iguais às do ar.
(a) Estime o coeficiente de transferência de calor médio para os gases de exaustão escoando no interior do tubo.
(b) Estime o coeficiente de transferência de calor para o ar que escoa em escoamento cruzado sobre a superfície externa do tubo.
(c) Estime o coeficiente global de transferência de calor U e a temperatura dos gases de exaustão quando eles chegam ao laboratório.
Passo 1
Beleza galerinha, vamos lá! (a) Para o fluxo interno através do tubo assumindo um valor para Tm,o = 15°C, encontramos:
Assim, o fluxo é turbulento e, desde L/D >> 10, totalmente desenvolvido. Usando a correlação Dittus-Doelter com n = 0,3,
Passo 2
(b) Para o fluxo cruzado sobre o tubo circular, encontrar utilizando as propriedades termofísicas em T∞,
e usando a correlação Zukauskus com C = 0,26, m = 0,6, e n = 0,37,
onde o Prs é avaliado na T. Daí,
Passo 3
(c) Assumindo que a resistência térmica da parede do tubo é insignificante,
A temperatura de saída do gás pode ser determinada a partir da expressão onde P = πD,
