A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
(a) Número de Reynolds;
(a) Número de Reynolds;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a água que entra num tubo a 10°C e sai a 40°C, com uma taxa de massa de 0,01 kg/s. Queremos calcular o Número de Reynolds, que nos ajuda a entender se o fluxo está laminar ou turbulento. Para isso, precisamos saber a densidade da água, a velocidade do fluxo, o diâmetro interno do tubo e a viscosidade da água. Vamos descobrir cada um desses passos juntos!
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a velocidade da água no tubo. Sabemos que a taxa de massa (
) é 0,01 kg/s e o diâmetro interno do tubo (D) é 0,02 m. A equação para a velocidade (
) é:
Onde:
-
é a densidade da água -
é a área da seção transversal do tubo
Passo 3
Precisamos da densidade da água. A densidade da água muda um pouco com a temperatura. Vamos usar a densidade média da água entre 10°C e 40°C, que é aproximadamente 995 kg/m³.
Passo 4
Agora, calculamos a área da seção transversal do tubo. A área (
) de um círculo é dada por:
Substituindo D = 0,02 m:
Passo 5
Agora, vamos calcular a velocidade (
) usando a fórmula do Passo 2:
Passo 6
Com a velocidade em mãos, podemos calcular o Número de Reynolds (
) usando a fórmula:
Onde:
-
-
-
-
é a viscosidade dinâmica da água
Passo 7
Precisamos da viscosidade dinâmica da água a uma temperatura média de 25°C. Esse valor é aproximadamente
.
Passo 8
Agora, substituímos todos os valores na fórmula do Número de Reynolds:
Resposta
O Número de Reynolds é aproximadamente 637, indicando um fluxo laminar.