Um tubo de cobre 16-BWG, com 1 in de diâmetro e 10 ft de comprimento, tem sua superfície externa mantida a
. Ar, a
e a pressão atmosférica, é forçado sobre esse tubo, com uma velocidade de
.
Determine o fluxo de calor a partir do tubo para o ar, se o escoamento do ar é
paralelo ao tubo
Determine o fluxo de calor a partir do tubo para o ar, se o escoamento do ar é
paralelo ao tubo
Passo 1
O enunciado pede o fluxo de calor por convecção forçada de um tubo de cobre, diâmetro interno irrelevante, diâmetro externo
in (
ft) e comprimento
ft, com superfície mantida em
. O ar ambiente está em
, com velocidade
ft/s e pressão atmosférica. O conteúdo é convecção externa sobre cilindro, que se resolve usando número de Nusselt médio de Churchill–Bernstein para corrente paralela ao eixo do tubo, depois
e
.
Passo 2
Determinar temperatura de filme e propriedades do ar nela.
A temperatura de filme é
A temperatura de filme é
Em unidades SI equivalentes,
. De tabelas de ar nessas condições:
Passo 3
Calcular o número de Reynolds baseado em
:
Passo 4
Aplicar a correlação de Churchill–Bernstein para cilindro cilíndrico no escoamento externo:
Substituindo os valores:
,
,
,
.
Logo
Logo
Passo 5
Calcular o coeficiente de convecção
:
Em unidades imperiais,
, logo
Passo 6
Área externa do tubo:
Diferença de temperatura
Fluxo de calor:
Fluxo de calor: