Ar a
e 1 atm escoa dentro de um tubo circular de diâmetro igual a 5 cm e comprimento 2 m com velocidade média de
. A parede do tubo é mantida a temperatura constante de
.
Propriedades do ar a temperatura média:
a) Determine o número de Reynolds e verifique o regime de escoamento
b) Estime o número de Nusselt usando a correlação apropriada para convecção forçada
c) Calcule o coeficiente convectivo de transferência de calor
d) Escreva a expressão que permitiria calcular a taxa de transferência de calor entre a parede e o ar.
Propriedades do ar a temperatura média:
a) Determine o número de Reynolds e verifique o regime de escoamento
b) Estime o número de Nusselt usando a correlação apropriada para convecção forçada
c) Calcule o coeficiente convectivo de transferência de calor
d) Escreva a expressão que permitiria calcular a taxa de transferência de calor entre a parede e o ar.
Passo 1
O enunciado trata de escoamento interno forçado de ar em um tubo circular de diâmetro
, comprimento
, velocidade média
, propriedade cinemática
, condutividade térmica
e número de Prandtl
. A parede está a
e o fluido a
. Vamos calcular:
a) número de Reynolds e regime de escoamento;
b) número de Nusselt pela correlação de Dittus–Boelter;
c) coeficiente convectivo ;
d) expressão da taxa de calor.
a) número de Reynolds e regime de escoamento;
b) número de Nusselt pela correlação de Dittus–Boelter;
c) coeficiente convectivo
d) expressão da taxa de calor.
Passo 2
Para verificar o regime usamos
Substituindo
Como
, o escoamento é turbulento.
Passo 3
Para escoamento turbulento interno e
entre 0,7 e 160, a correlação de Dittus–Boelter vale:
Logo
Passo 4
O coeficiente convectivo
sai de
Assim
Passo 5
A taxa de transferência de calor por convecção entre a parede e o ar é dada por
onde a área interna do tubo é
Resposta
a)
, escoamento turbulento.
b) .
c) .
d) .
b) .
c)
d)