17- Uma tubulação, de 300 mm de diâmetro interno e 8 m de comprimento, é utilizada para transportar produtos água com fluido refrigerante utilizado no resfriamento de uma máquina. A temperatura interna do fluido pode atingir
. A tubulação é constituída por uma camada de 2 mm de material não corrosivo (
), 5 mm de aço (
), e 2 mm de alumínio (
) para proteção externa. A água com fluido (
) dentro da tubulação escoa a
e uma ventilação externa cruza a
tubulação com uma velocidade do ar (
) de
a temperatura de
. Determine
Dados: Prágua+fluido105
;
Mágua+fluido105
; คágua
;
.
tubulação com uma velocidade do ar (
Mágua+fluido105
Passo 1
O enunciado descreve uma tubulação com diâmetro interno de
mm e
m de comprimento, composta por três camadas (
mm de material não-corrosivo,
mm de aço e
mm de alumínio). Há escoamento interno de água-refrigerante a
C e
m/s, e escoamento de ar externo a
C e
m/s. Foram fornecidas várias propriedades (
,
,
,
,
,
etc.).
Para qualquer análise de transferência de calor nessa tubulação, os passos gerais seriam:
. Calcular o coeficiente de filme convectivo interno
(via correlações de escoamento forçado em tubo).
. Calcular o coeficiente de filme convectivo externo
(escoamento cruzado sobre cilindro).
. Determinar as resistências de condução pelas camadas da parede.
. (Se for o caso) incluir a resistência por radiação na superfície externa.
. Somar todas as resistências para obter a resistência térmica total e daí o coeficiente global de transferência de calor
.
. Com
e a área, calcular a taxa de calor ou as quedas de temperatura.
Para qualquer análise de transferência de calor nessa tubulação, os passos gerais seriam:
Passo 2
Para o cálculo de
é indispensável conhecer a viscosidade cinemática interna
(ou seja,
). O enunciado fornece um valor “
” sem unidade ou descrição clara — não se sabe se é viscosidade cinemática, difusividade térmica ou outra coisa. Sem esse dado com unidade certa, não se consegue calcular o número de Reynolds interno e, portanto, não é possível aplicar a correlação de Dittus–Boelter (ou outra).
Passo 3
Para o cálculo de
seria necessário o número de Reynolds externo
mas o enunciado não deixa claro qual é o diâmetro externo efetivo nem especifica dados sobre rugosidade superficial para a correlação que se queira usar (Churchill–Bernstein, Colburn, etc.).
Resposta
Não é possível resolver a questão porque:
- O enunciado não especifica claramente o que deve ser determinado (coeficiente global
, fluxo térmico, queda de temperatura, etc.). - Falta a definição clara (unidades ou natureza) de “
”, sem a qual não se obtém o número de Reynolds interno nem . - Não há dados suficientes para fixar o diâmetro externo e as condições de rugosidade para cálculo de
.
Portanto, com as informações fornecidas, não há como completar o cálculo pedido.