Existem 10 fileiras de tubos, que são mantidos a uma temperatura de superfície de
. Ar, na pressão atmosférica e a
, escoa normal aos tubos, com uma velocidade de corrente livre de
.
20.36 Um banco de tubos usa um arranjo alinhado,
e tubos com
de diâmetro externo. O banco de tubos tem 10 fileiras em profundidade e os tubos têm
de comprimento. Determine a quantidade de calor transferido.
20.36 Um banco de tubos usa um arranjo alinhado,
Passo 1
Resumo do problema e estratégia de solução
Temos um banco de 10 fileiras (arranjo alinhado) de tubos de diâmetro externo m e comprimento
m. As separações são
m entre centros de tubo. A superfície dos tubos está em
e o ar, à
e pressão atmosférica, escoa perpendicularmente às hastes com velocidade livre
m/s.
Para calcular a taxa de calor transferido usaremos transferência de calor por convecção forçada em escoamento transversal de um banco de tubos. Aplicaremos a correlação de Zukauskas para Nusselt médio de bancos de várias fileiras:
Temos um banco de 10 fileiras (arranjo alinhado) de tubos de diâmetro externo
Para calcular a taxa de calor transferido usaremos transferência de calor por convecção forçada em escoamento transversal de um banco de tubos. Aplicaremos a correlação de Zukauskas para Nusselt médio de bancos de várias fileiras:
e então
Passo 2
Propriedades do ar à temperatura-filme
A temperatura-filme é
A temperatura-filme é
Dos dados típicos do ar a
e 1 atm, tomamos
A viscosidade cinemática é
Passo 3
Número de Reynolds
Passo 4
Nusselt médio pelo método de Zukauskas
Para um banco com fileiras e
usa-se
Para um banco com
com
e
. Logo
Passo 5
Coeficiente de filme médio
Passo 6
Área total de troca térmica
São 10 tubos, cada um com área externa .
São 10 tubos, cada um com área externa
Passo 7
Taxa de calor total
Resposta
A taxa de calor transferido pelo banco de tubos é aproximadamente