Enunciado

Conforme mostrado na Fig. P14.60, os componentes eletrônicos montados em uma superfície plana são resfriados por convecção com a vizinhança e por água líquida circulando em um tubo em U adicionado ás placas. Em regime permanente, a água entra no tubo a 20°C e uma velocidade de 0,4 m/s e sai a 24°C com uma queda de pressão desprezível. Os componentes eletrônicos recebem 0,5 KW de potência elétrica. A taxa de transferência de energia por convecção dos componentes é estimada em 0,08 KW. Os efeitos das energias cinéticas e potencial podem ser ignorados. Determine o diâmetro o tubo, em cm.

Passo 1

Falaaaaaaaa queridx’s, bora dar aquele gás?

Então encoxxxta que esse exercício vai ser facinho....

Aplicando a equação de equilíbrio da taxa de energia no estado estacionário

0 = Q ˙ c v - W ˙ c v + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + g z 1 - z 2             ( 1 )          

Q ˙ c v é a transferência de calor.

W ˙ c v é a transferência de trabalho.

m ˙ é a transferência de massa.

h 1 é a entalpia especifica de entrada.

h 2 é a entalpia específica na saída.

V 1 2 - V 2 2 2 é a mudança de energia cinética

g z 1 - z 2 é a diferença na energia potencial por unidade da taxa de fluxo de massa.

0 = Q ˙ c v - W ˙ c v + m ˙ h 1 - h 2         1

Obtendo as propriedades da água em temperatura T 1 = 20 ° C da agua saturada, teremos o volume específico de saturado

v f 1 = 1.0018 × 10 - 3

h 1 = h f = 83.96   k J / k g

Obtendo T 2 = 24 ° C , teremos o entalpia específico na temperatura

h 2 = h f = 100.70   k J / k g

Passo 2

Substituindo

0 = Q ˙ c v - W ˙ c v + m ˙ h 1 - h 2  

0 = - 0.08 - - 0.5 + m ˙ ( 83.96 - 100.70 )

0 = 0.42 - 16.74 m ˙

m ˙ = 0.02508   k g / s

Passo 3

A taxa de fluxo de massa expressa em termos de densidade e descarga

m ˙ = ρ Q 1

m ˙ = 1 v 1 ×   A 1 V 1

m ˙ = 1 v 1 × π 4 D 1 2 V 1

0.02508 = 1 1.0018 × 10 - 3 × π 4 D 1 2 × 0.4

D 1 2 = 7.9975 ×   10 - 5

D 1 = 0.0089   m

D 1 = 0.89   c m

Portanto o diâmetro do tubo é de 0.89 cm.

Resposta

Portanto o diâmetro do tubo é de 0.89   c m .

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