Água escoa com vazão de
através de um tubo de aluminio com 5 cm de diâmetro interno, 6 cm de diâmetro extemo e 10 m de comprimento. A água entra a temperatura média de
na tubulação e é aquecida por um escoamento de ar com
e
, que passa transversalmente ao redor do tubo. Determine a temperatura média de saida da agua.
Propriedade do Aluminio:
Propriedades do ar a
.
Propriedades da água a
Propriedades do ar a
Propriedades da água a
Passo 1
O problema descreve fluxo de água dentro de um tubo de alumínio de
, diâmetro interno
e externo
. A água entra a
com vazão mássica
e sai a uma temperatura
que devemos determinar. O tubo é aquecido por ar a
e
.
Conteúdo: coeficientes de convecção interna (água) e externa (ar), resistência de condução na parede, modelo de trocador com fluxo de água em regime permanente trocando calor com ar de temperatura constante. Usaremos
Conteúdo: coeficientes de convecção interna (água) e externa (ar), resistência de condução na parede, modelo de trocador com fluxo de água em regime permanente trocando calor com ar de temperatura constante. Usaremos
- Dittus–Boelter para convecção interna;
- correlação para cilindro em escoamento transversal para a convecção externa;
- soma das resistências térmicas para obter
e fórmula .
Passo 2
Calcular coeficiente interno
. Primeiro a velocidade da água
Reynolds interno
Usando Dittus–Boelter
Passo 3
Calcular coeficiente externo
. Reynolds externo
Para escoamento transversal em cilindro (
) usa-se
Passo 4
Calcular resistências térmicas por unidade de temperatura:
- Convecção interna
- Condução na parede cilíndrica
- Convecção externa
Resistência total
e então
Passo 5
Balanço de energia em regime permanente com ar de temperatura constante
dá
Aqui
. Então
Resposta
A temperatura média de saída da água é aproximadamente
.