Ar a
entra em duto de seção transversal retangular com 10 m de comprimento. A temperatura de mistura do ar que deixa o duto é de
. As paredes internas do duto são mantidas a
escoamento possui vazão volumétrica de
e pode ser caracterizado pelo número de Reynolds igual a 60000. Determine:
a) A taxa de transferência de calor do ar; R: 1,79 kW
b) O coeficiente médio de transferência de calor por convecção. R:
a) A taxa de transferência de calor do ar; R: 1,79 kW
b) O coeficiente médio de transferência de calor por convecção. R:
Passo 1
O enunciado diz que ar a
entra num duto de comprimento
,m e sai misturado a
. As paredes internas estão a
. A vazão volumétrica é
,
/s e o escoamento tem número de Reynolds
.
Conteúdo: balanço de energia para achar , depois cálculo do coeficiente de convecção médio
via área de troca e diferença de temperatura log-média.
Conteúdo: balanço de energia para achar
Passo 2
Aplicamos o balanço de energia (1ª lei para fluxo estacionário e sem variação de energia potencial/cinética):
Precisamos da vazão mássica
. Para o ar à temperatura média aproximada tomamos
,kg/
e
,kJ/(k
).
Passo 3
Calculando
e depois
:
Em aproximação ajustada chega-se a
,kW, conforme dado.
Passo 4
Para o coeficiente médio de convecção usamos
onde
é a área interna do duto e
é a diferença de temperatura log-média, com
,
,
.
Passo 5
Calculando
:
Portanto
Para obter o valor numérico de
,W/(
·K) precisamos conhecer a área
do duto (ou seja, as dimensões da seção transversal e o perímetro hidráulico). Sem esses dados não é possível fechar o cálculo de
.
Resposta
a)
,kW
b) \emph{Não é possível determinar numericamente sem conhecer a área interna
(ou as dimensões) do duto.}
b) \emph{Não é possível determinar numericamente