Enunciado

Um engenheiro propôs inserir um bastão sólido de diâmetro D i no interior de um tubo circular de diâmetro D o para melhorar a transferência de calor do fluido em escoamento, com temperatura T m , para a parede do tubo externo que está a uma temperatura igual a T s , o . Supondo escoamento laminar, calcule a razão entre os fluxos térmicos do fluido para a parede do tubo externo com o bastão e sem o bastão, q 0 ,   c o m ' ' / q 0 ,   s e m ' ' , para D i / D o = 0 ;   0,10 ;   0,25 ; e 0,50 . O bastão é posicionado concentricamente em relação ao tubo externo.

Passo 1

Vamos lá! Nosso problema pede a razão dos fluxos térmicos para o bastão interno dentro do tubo e sem o bastão, mas antes vamos fazer um esboço do nosso problema para facilitar nossa vida.

Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)

I - E s c o a m e n t o   t o t a l m e n t e   d e s e n v o l v i d o

I I - P r o p r i e d a d e s   c o n s t a n t e s

I I I - C o n d u ç ã o   d o   c i l i n d r o   d e s p r e z í v e l

Passo 2

Vamos lá, temos que entender que o cilindro interno não troca calor, ele funciona como uma superfície uma superfície isolada, da equação 8.68 , pode ser escrita para o tubo, da equação:

q 0 ,   c o m ' ' = N u 0 ⋅ k ⋅ T m ,   s a i - T m D 0 1 - D i D 0

Sem o bastão D i / D 0 = 0 e N u 0 = 3,66 , assim sem o bastão.

q 0 ,   s e m ' ' = N u 0 ⋅ k ⋅ T m ,   s a i - T m D 0

Assim, o a razão entre os fluxos.

q 0 ,   c o m ' ' q 0 ,   s e m ' ' = N u 0 3,66 ⋅ 1 - D i D 0

Usando os tabela 8.2 e montando a tabela com as razões entre os fluxos, temos:

Isso é tudo pessoal! \o/

Resposta

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