Uma massa de ar, em escoamento completamente desenvolvido, entra num tubo de diâmetro interno 1 cm à
com velocidade de
. Uma resistência elétrica é enrolada nos 20 cm de tubo fornecendo um fluxo de calor constante, de modo que o ar sai à temperatura média de
.
a) Que potência de entrada deverá fornecida?
b) Qual a temperatura da parede do tubo na saída?
a) Que potência de entrada deverá fornecida?
b) Qual a temperatura da parede do tubo na saída?
Passo 1
O problema trata de ar que entra num tubo de diâmetro interno
à
com velocidade
, sofre aquecimento por resistência elétrica ao longo de
e sai a
. Queremos (a) a potência elétrica
necessária e (b) a temperatura da parede interna na saída,
. Vamos usar: balanço de energia (
), propriedades médias do ar, e correlação de Nusselt para escoamento totalmente desenvolvido, laminar, com fluxo de calor uniforme (
).
Passo 2
Calcular a vazão mássica
e a potência
.
Usamos temperatura média do escoamento
Usamos temperatura média do escoamento
Densidade média
Área da seção
Vazão mássica
Usando
e
,
Passo 3
Determinar o coeficiente de convecção
.
Reynolds médio
Reynolds médio
logo escoamento laminar e totalmente desenvolvido. Para fluxo de calor constante em parede interna
Densidade de fluxo de calor interno
Passo 4
Calcular a temperatura da parede interna na saída:
Resposta
a)
b)
b)