Questaio 3 ( 2,5 Pontos) - Um longo tubo de vapor de 10 cm de diämetro, cuja temperatura da superficie externa é
, está localizado em uma área aberta sem proteção contra vento. Determine a taxa de perda de calor do tubo por unidade de comprimento quando o ar está a 1 atm e
e o vento está soprando sobre o tubo com velocidade de
.
Considere para o ar:
Considere para o ar:
Passo 1
O enunciado dá um tubo de vapor de diâmetro externo
, temperatura de superfície
, e ar ambiente a
soprando a
. Queremos a taxa de perda de calor por unidade de comprimento
. Como há vento, trata-se de convecção forçada em escoamento transversal sobre cilindro: vamos usar uma correlação para o número de Nusselt médio em cilindro em escoamento cruzado, depois obter
e finalmente
Passo 2
Calculamos o número de Reynolds baseado em
e na viscosidade cinemática
:
O número de Prandtl é dado
.
Passo 3
Para cilindro em escoamento cruzado usamos a correlação de Churchill–Bernstein para o número de Nusselt médio:
Passo 4
Substituindo
e
calcula-se numericamente
Passo 5
O coeficiente global de convecção é
Passo 6
Finalmente, a perda de calor por metro de comprimento é
Resposta
A taxa de perda de calor por unidade de comprimento é aproximadamente