3- (25) Água a
entra em um tubo fino de cobre de um trocador de calor, de
de diâmetro, a uma vazão de
, e é aquecida pela condensação de vapor na superfície externa a
até alcançar
. Considerando que o coeficiente convectivo médio é
, determine:
a) (5) a temperatura de referência;
b) (20) o comprimento do tubo necessário para aquecer a água até
.
Dados do fluido na temperatura de referência:
;
.
a) (5) a temperatura de referência;
b) (20) o comprimento do tubo necessário para aquecer a água até
Passo 1
O enunciado descreve água entrando a
em um tubo de diâmetro interno
com vazão mássica
. Na parede externa há vapor condensando a
. O coeficiente médio de convecção é
. Pede‐se:
– (a) a temperatura de referência para as propriedades;
– (b) o comprimento do tubo para aquecer a água até
.
– (a) a temperatura de referência para as propriedades;
– (b) o comprimento
Passo 2
Para usar as propriedades dadas, escolhemos a temperatura de filme
onde a temperatura média do fluido é
Logo
Passo 3
Aplicamos o balanço de energia diferencial no escoamento interno, desprezando resistência de condução no tubo e supondo
constante:
Reagrupando:
Passo 4
Integramos de
até
e de
até
:
Passo 5
Substituindo
,
,
,
,
,
:
Resposta
a)
b)
b)