Exercícios de Convecção Forçada em Engenharia Mecânica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA 
 
Engenharia Mecânica - TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
Lista de exercícios 7 – Convecção forçada 
 
Para ser entregue até o dia da segunda avaliação, impreterivelmente. Deverá ser escrito 
a mão. A entrega fora deste prazo reduzirá o valor do trabalho em 50%! 
 
1) A refrigeração de um porão de uma casa é feita por meio da passagem de ar resfriado a 
8°C, a pressão atmosférica, por uma tubulação de alumínio rugosa, cujo f=0,025, de seção 
transversal retangular, com medidas 0,15m × 0,30m. A tubulação tem 4m de comprimento e 
não é isolada, sendo a temperatura da sua superfície aproximadamente 10°C. O ar frio circula 
a uma vazão de 0,072m³/s. 
Dados do ar a 15°C: 
ρ=1,225kg/m³; k=0,02476W/m⋅K; ν=1,47×10-5m²/s; cp=1007J/kg⋅K; Pr=0,7323; PrS=0,7336 
Determinar; 
a) se o escoamento está termicamente desenvolvido; 
b) a temperatura de saída do ar; 
c) a taxa de troca de calor com o ambiente; 
d) avaliar se os dados fornecidos para os cálculos estão compatíveis com a situação. 
 
2) Ar atmosférico a uma vazão de 4kg/s e a 14°C deve ser aquecido até 30°C, passando 
externamente a um banco de tubos de bronze (kbronze=100W/m·K), onde há um fluxo 
condensando a 100°C. Considere: 
- hint=5,6kW/m²·K; 
- que os tubos de bronze têm 0,6m de comprimento, 1,2cm de diâmetro externo e 1,2mm 
de espessura; 
- que os tubos estão dispostos em linha, com passo transversal (ST) de 1,8cm; 
- que os tubos estão dentro de um vaso retangular com 0,6m de comprimento e 37,5cm 
de altura. 
Determine: 
a) o número de colunas possíveis na configuração; 
b) a taxa de troca de calor necessária; 
c) a temperatura média logarítmica (DTML ou �Tln); 
d) o número de linhas transversais necessárias para efetivar a troca; 
e) se será necessário fazer alguma correção nos cálculos. 
 
Respostas: 
1) a- escoamento em desenvolvimento, pois Lent=3,30m, bem próximo do comprimento total da tubulação; b- Tsaída=8,45°C; 
c- Q=39,97W; d- a temperatura média real do ar será em torno de 8,2°C, cujas propriedades são ρ=1,25kg/m³; k=0,0242W/m⋅K; 
ν=1,43×10-5m²/s; cp=1006J/kg⋅K; Pr=0,734, menos de1% diferentes, o que não vai impactar no resultado final. 
2) a-20 colunas; b- 64448W; c- 77,73°C; d-5 linhas; e- sim, porque o número de linhas é menor que 16, o que incorrerá numa correção no 
número de Nusselt e, consequentemente, no hext.