Considere um recipiente fechado dotado de um tubo de entrada de água de 10 mm de diâmetro e um tubo de saída de 5 mm de diâmetro. O recipiente possui um aquecedor que gera 2.000 W de potência em regime permanente. A massa específica da água é igual a
na entrada e saída e o calor específico é igual a
. Sabendo que a água que entra chega com uma temperatura de
, e o perfil de velocidades é dado por:
em (m/s) e r em metros, pede-se:
a) V média, Fluxo de Volume e Fluxo de massa que entram no recipiente.
b) Fluxo de calor trazido ao recipiente pela água que entra.
c) Velocidade média de saída
d) Fluxo de calor que a água transporta para fora do recipiente.
e) Temperatura da água na saída.
a) V média, Fluxo de Volume e Fluxo de massa que entram no recipiente.
b) Fluxo de calor trazido ao recipiente pela água que entra.
c) Velocidade média de saída
d) Fluxo de calor que a água transporta para fora do recipiente.
e) Temperatura da água na saída.
Passo 1
O enunciado traz um fluxo de água em regime permanente num tubo de entrada de diâmetro
mm, com perfil de velocidades
densidade
kg/
, calor específico
J/(k
), entrada a
C e potência do aquecedor
W.
Vamos (a) achar velocidade média, fluxo volumétrico e mássico na entrada; (b) fluxo de calor que entra; (c) velocidade média de saída (tubo de mm); (d) fluxo de calor que sai; (e) temperatura de saída usando balanço de energia.
Vamos (a) achar velocidade média, fluxo volumétrico e mássico na entrada; (b) fluxo de calor que entra; (c) velocidade média de saída (tubo de
Passo 2
Para a velocidade média no tubo de raio
m usamos
Com
m obtemos
Passo 3
Área de entrada
Volumétrico e mássico
Passo 4
Fluxo de calor levado pela água que entra
Passo 5
Saída:
m,
Passo 6
Balanço de energia em regime permanente:
Passo 7
Fluxo de calor que sai
Resposta
a)
m/s,
/s,
kg/s
b) W
c) m/s
d) W
e)
b)
c)
d)
e)