Lista11 2

Prévia do material em texto

lista 11.2 1- - Considere o escoamento da água em um sistema anular de resfriamento, Figura a DH=De-Di seguir. A água entra a uma temperatura média de 20 °C e uma velocidade média de 0,02 escoa no m/s. Através do tubo interno, um fluido condensa, mantendo a superfície externa do tubo interno constante e igual a 80 °C. Considere que o tubo externo está perfeitamente isolado DH=0,01 e que o sistema possui um comprimento de 2 m. Ainda, o diâmetro externo do tubo interno é de 2,5 cm e o diâmetro interno do tubo externo é de 3,5 cm. Determine a temperatura média de saída da água. R: 68,81 °C Caso: escoamento laminar plenamente desenvolvido com uma superfície De 0,035 isolada e outra a uma temperatura constante, Nui e Nue poderão ser obtidos da Tabela 1. para a amular Di Tabela 1: Valores de Nui e Nue. Nu, Nue 0 - 3,66 D, 4,06 11.56 4.11 0,05 17.46 0,25 4,23 E 0.50 5.74 4.43 y pede Nvi 4,86 4,86 Condutividade Térmica Tempera = 0.71-0.50 tura, T (K) 325 645 racional : usar Tm) e para em i) achar hi : que: = hi DH = 5,37 W = 346,365 K in = ii) q= - 4 iii) - Tm) iv) juntando ii iii (Tf-Ti) = Kg 4182 - =2- Considere um sistema para aquecimento de água a partir do escoamento em um tubo. Tm = A água entra no tubo a uma temperatura de 20 °C e uma velocidade de 0,05 m/s. tubo possui um comprimento de 15 m e diâmetro interno e externo de 20 e 40 mm, K respectivamente. Externamente ao tubo, vapor saturado condensa a uma temperatura de 120 °C. Considere desprezível a resistência a T.C. nas paredes do tubo. Determine: a) o comprimento de entrada hidrodinâmico e térmico. i) achar Re para determinal se e laminar em in = considerar laminar Comprimento de entrada hidrodinâmico: TABELA A.6 Propriedades termofísicas da água saturada" Volume Calor de Calor Condutividade Específico Vapori- Viscosidade, Térmica Número de Laminar Tempera- zação, K)) (W/(m K)) Prandtl tura, T Pressão, (K) p (bar)b Ug Pr, Prg 25m 340 1,021 5.74 2342 1,930 420 10.69 660 Xcd,v 0,05 D 22.3 2.66 345 0.3372 1,024 4,683 2329 4.191 389 10.89 668 22.6 2.45 0,933 Comprimento de entrada térmico: 2,534 M interpolado: b) o coeficiente de transferência de calor por convecção, empregando a correlação Laminar apropriada. R: 135,20 Xcd,t 0,05 D Pr feuxo hD Kf = 4.36 c) a temperatura de saída da água. R: 106,07 °C d) a taxa de transferência de calor. R: 5572,86 W a) e Reynolds = = - 1848 1080 10-6 b) Considerando que Ts=Cnte entrada term 0.0688 (D/L) (ReD.Pr) Kf = 133,78 0,04 [D L D p Tm in 015-4181 0,94 Tm = Tms (120 2 2 = 4182 W3- Água quente escoa a uma vazão mássica de 600 L/h através de um tubo de aço comercial não isolado de diâmetro interno de 0,016 m e externo de 0,020 m (k=15,1 W/m.K). A água entra no tubo a uma temperatura média de 96,85 °C e sai a uma temperatura média de 86,85 °C. coeficiente de transferência de calor por convecção externo ao tubo (ar ambiente) é de 6 A temperatura do ar externo é de 0 Sabe-se que a rugosidade relativa do tubo é de 0,00285. Considere o tubo com parede delgada. a) Calcular a perda de calor ao longo do tubo. R: 6755,0 W i) achar Re para se e laminar em = Di in = b) Calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção interno. R: 8218,07 c) Determinar o coeficiente global médio. R: d) Determinar o comprimento do tubo. R: 194,46 m4- Considere um sistema para aquecimento de ar a partir do escoamento em um tubo. ar tubo temperatura de 300 K velocidade média de 1,0 m/s. tubo Conforme 4 x entra no a uma e uma possui um comprimento de 3,5 m e diâmetro interno de 30 mm, considere um tubo de esperado que parede delgada. Externamente ao tubo, vapor saturado condensa a uma temperatura de h casa l 350 K. Determinar: que a) o comprimento de entrada hidrodinâmico e térmico. 300K = Lominar u = D.Pr = 1,61 Combinado = 350K D = 2,29 b) o número de Nusselt, o coeficiente de transferência de calor por convecção e a temperatura média do ar, conforme Tabela a seguir. X (m) Tm(x) (K) Tm(x) 0,1 11,66 10,94 306,3 33,1 1,0 2,0 3,5 b) Ver se entrada e relevante (L/D) deve 113 Co Nu = h D = 1,86 ReD Pr Kf Nw hD = 3.66 Kf Para a - Tm,s exp onde I in : 2 4