Dietilenoglicol escoa com uma vazão mássica de
através de um tubo de parede delgada diâmetro interno de 3 mm .O tubo,disposto na forma de uma serpentina,encontra-se totalmente subme em um banho de água agitada,mantido à temperatura constante de
.O fluido entra no tubo a
deve ser resfriado até
na saída.
Despreze a intensificação da transferência de calor associada à forma em serpentina e considere propriedades constantes.Determine:
a)A taxa de transferência de calor necessária para esse resfriamento;
b)O comprimento do tubo necessário para atingir essa condição.
Dados para dietilenoglicol:
,
Despreze a intensificação da transferência de calor associada à forma em serpentina e considere propriedades constantes.Determine:
a)A taxa de transferência de calor necessária para esse resfriamento;
b)O comprimento do tubo necessário para atingir essa condição.
Dados para dietilenoglicol:
Passo 1
O enunciado trata de dietilenoglicol escoando em regime permanente por um tubo de parede delgada de diâmetro interno de
, com vazão mássica
. O fluido entra no tubo a
e sai a
, estando imerso num banho de água agitada mantido a
.
Conteúdo a usar: balanço de energia para obter a taxa de calor e correlações de convecção interna para tubos (número de Reynolds, número de Nusselt para escoamento laminar totalmente desenvolvido e método do LMTD para determinar o comprimento).
Conteúdo a usar: balanço de energia para obter a taxa de calor e correlações de convecção interna para tubos (número de Reynolds, número de Nusselt para escoamento laminar totalmente desenvolvido e método do LMTD para determinar o comprimento).
Passo 2
Balanço de energia no fluido dentro do tubo dá a taxa de transferência de calor necessária:
Substituindo
,
e
,
Passo 3
Para obter o coeficiente de convecção interna, calculamos o número de Reynolds
Como
aparece em
e cancela em
, usa-se
indicando escoamento laminar
.
Passo 4
Em escoamento laminar totalmente desenvolvido, para parede a temperatura constante, o número de Nusselt é
logo o coeficiente de convecção interna é
Verificação: o comprimento térmico de entrada
, menor que o comprimento a determinar, o que justifica o uso de
.
Passo 5
Usamos o método do LMTD (Logarithmic Mean Temperature Difference). As diferenças de temperatura na entrada e saída são
Passo 6
Desprezando a resistência externa (banho muito agitado), o coeficiente global
. Assim,
Resposta
a)
b)
b)