20.43 Vapor, a 400 psi e
, escoa por um tubo de aço, com 1 in de diâmetro, Sch 40, a uma taxa de
. Estime o valor de
que se aplica à superfície interna do tubo.
Passo 1
O enunciado nos dá vapor superaquecido a
psi e
escoando em um tubo de aço de diâmetro nominal de
,in (Schedule 40), com vazão mássica de
,
. Precisamos estimar o coeficiente de convecção interna
. O conteúdo envolve:
• determinação das propriedades do vapor (densidade, viscosidade, condutividade, número de Prandtl),
• cálculo do número de Reynolds,
• aplicação da correlação de Dittus–Boelter para fluxo turbulento,
• e finalmente .
• determinação das propriedades do vapor (densidade, viscosidade, condutividade, número de Prandtl),
• cálculo do número de Reynolds,
• aplicação da correlação de Dittus–Boelter para fluxo turbulento,
• e finalmente
Passo 2
Determinar o diâmetro interno e a velocidade média do fluxo.
O tubo de Schedule 40 com diâmetro nominal ,in tem
O tubo de Schedule 40 com diâmetro nominal
A área da seção é
A vazão mássica em SI é
Logo a velocidade média vale
Passo 3
Calcular a densidade e o número de Reynolds.
Pelo gás ideal, em SI,
Pelo gás ideal, em SI,
Então
Adotando
,
ou seja, fluxo bem turbulento.
Passo 4
Estimativa de Prandtl e aplicação da correlação de Dittus–Boelter.
Para vapor superaquecido em alta temperatura usamos valores típicos e
.
Como é turbulento e trocando calor do fluido para a parede, usamos
Para vapor superaquecido em alta temperatura usamos valores típicos
Como é turbulento e trocando calor do fluido para a parede, usamos
Calculando:
Passo 5
Cálculo final de
.
Convertendo para unidades inglesas usuais
: