Água, a 60 °F, entra em um tubo de 1 in de diâmetro interno, sendo usada para resfriar um reator nuclear. A vazão da água é 30 galões/min. Determine a taxa total de transferência de calor e a temperatura de saída da água para um tubo de 15 ft de comprimento, se a condição na parede do tubo for a de fluxo de calor uniforme e igual a 500 Btu/h ft2.

Passo 1

Falaaa, pessoal! Como vocês estão?

Bora pra mais uma questãozinha pra exercitar o que a gente sabe sobre transferência de calor por convecção!

Podemos escrever essa equação como:

q = 500 B t u h r π 2 π 15 2 π 2 = 1960   B t u / h r

Ou seja:

q = m   c p   ∆ T = 1960

∆ T = 1960 30 7,48 62,3 60 0,999 = 0,131   F

Com:

T s a i d a = 60,13   F

Passo 2

Fazendo analogia com Coulburn e assumindo T 60 F:

R e y = 1 12 30 7,48 144 x 4 π 1 60 0,76   x   10 - 3 = 1344

→ f = 16 1344 = 0,0119

→ S t = 0,0 119 2 8,07 - 2 / 3 = 0,00 148

Assim:

h = 623 30   x   144   x   4 7,48   x   π   x   60 0,24 3600 S t = 976 B t u h r   P T 2 F

Logo, nossa temperatura será:

T = 60,13 + 500 976 = 60,6   F

Resposta

q = m   c p   ∆ T = 1960

T s a i d a = 60,13   F