Questăo 2 (3 Pontos) - Óleo lubrificante escoa através de um tubo com diâmetro de 25 mm a uma vazăo mássica de
. O óleo entra no tubo a uma temperatura de
, enquanto a temperatura da superficie do tubo é mantida constante em
. Determine a temperatura de saida do óleo para uma tubulação de 500 m e a taxa de transferência de calor entre a tubulaçảo e o óleo lubrificante.
Considere para o óleo:
Considere para o óleo:
Passo 1
O enunciado dá óleo lubrificante escoando em escoamento interno forçado por um tubo de diâmetro
e comprimento
. A vazão mássica é
, a temperatura de entrada é
e a parede do tubo está mantida em
. As propriedades do óleo são
,
,
e
.
Conteúdo: convecção interna em regime permanente com parede a temperatura constante e escoamento termicamente totalmente desenvolvido. Vamos precisar de número de Reynolds, número de Nusselt, coeficiente convectivo e da solução da equação de energia para escoamento em duto.
Conteúdo: convecção interna em regime permanente com parede a temperatura constante e escoamento termicamente totalmente desenvolvido. Vamos precisar de número de Reynolds, número de Nusselt, coeficiente convectivo
Passo 2
Verificamos se o escoamento é laminar calculando o número de Reynolds. Para escoamento em tubo,
mas eliminamos
usando
com
, obtendo
Como
, o escoamento é laminar.
Passo 3
Em escoamento laminar totalmente desenvolvido com parede a temperatura constante, o número de Nusselt é
Passo 4
Calculamos o coeficiente de transferência de calor convectivo
Passo 5
A equação de balanço de energia no regime permanente dá a variação da temperatura média
ao longo do tubo:
onde
é o perímetro molhado. A solução desta EDO com
é
Passo 6
Calculamos os parâmetros numéricos:
A taxa de calor transferido é
Resposta
Temperatura de saída:
.
Taxa de transferência de calor: .
Taxa de transferência de calor: