Um óleo lubrificante SAE 10 escoa através de um tubo com diâmetro interno de 1 in , a uma velocidade média de
. Num certo ponto, o óleo está a
e a parede do tubo está a
. O tubo tem o comprimento de 10 ft e pode-se admitir a ocorrência de um escoamento bem desenvolvido. Calcular o fluxo térmico neste ponto.
Passo 1
O enunciado dá escoamento de óleo lubrificante SAE
num tubo circular de diâmetro interno
,in (
,ft) com velocidade média
,ft/s. A temperatura do óleo é
F e da parede é
F. O comprimento do tubo é
,ft e o escoamento é plenamente desenvolvido. Queremos o fluxo térmico convectivo
neste ponto, ou seja
onde
é o coeficiente de convecção interna.
Passo 2
Calcular o número de Reynolds para saber o regime de escoamento. Para isso precisamos da viscosidade cinemática típica do SAE
a
F, digamos
,m
/s
,ft
/s. Logo,
ou seja, o escoamento é laminar.
Passo 3
Para escoamento interno laminar, plenamente desenvolvido e temperatura de parede constante, o número de Nusselt é
Passo 4
Calcular o coeficiente de convecção
. Usando condutividade térmica típica para óleo SAE
a
F,
,Btu/
F:
Passo 5
Finalmente, o fluxo térmico por unidade de área é
Resposta
O fluxo térmico convectivo neste ponto é aproximadamente