Enunciado

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Considere uma região anular entre dois tubos concêntricos na qual os diâmetros interno e externo são de 25   m m e 50   m m . Água entra na região anular a 0,0 3   k g / s e 25 ° C . Se a parede do tubo interno for aquecida eletricamente a uma taxa (por unidade de comprimento) de q '   =   3000   W / m , enquanto a parede do tubo externo é termicamente isolada, qual deve ser o comprimento dos tubos para que a água atinja uma temperatura de 85°C na saída? Qual é a temperatura na superfície do tubo interno na saída, onde condições plenamente desenvolvidas podem ser consideradas?

Passo 1

Falaaaaaaaaaaaaaaaa Tribuxo?

Bora resolver mais uma questão!?

Vamos partir do balanço energético para determinar o comprimento dos tubos:

q = q 1 ' L = m ˙ C p T m , o - T m , i

q 1 ' L = m ˙ C p T m , o - T m , i

3000   .   L = 0,03   .     4183   85 - 25

L = 2,510   m

Passo 2

Agora precisamos saber qual tipo de escoamento nós temos.

Podemos classificar o escoamento como sendo laminar ou turbulento, e o que determina isso é o nosso amigo de sempre o número de Reynolds, quando ele é ≥ 2300 nosso escoamento é turbulento, se for ≤ 2300 será laminar. Para determinar o número de Reynolds ( R e D ) :

R e D = 4 m ˙ π D o + D i μ

R e D = 4   .   0,03 π 25 × 10 - 3 + 50 × 10 - 3 332 × 10 - 6

R e D = 1581,664

Como nosso R e D < 2300 , temos um fluxo laminar.

A partir da Eq.8.72 e Tabela 8.3, temos:

N u i = N u i i = 6,24

Temos:

h i = 6,24 k D h

h i = 6,24 0,673 0,025

h i = 168   W / m 2 . K

Agora aplicando em:

T s , i L = T m , o + q i ' = T m , o + q i ' π D h i

T s , i L = T m , o + q i ' π D h i

T s , i L = 85 + 3000 π .   0,025 .   168

T s , i L = 312,364   K

Foi divertido!!!!

Bora matar mais uma!

Resposta

L = 2,510   m

T s , i L = 312,364   K

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