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Fenômenos de Transporte – Lista de Exercícios 7
Lista de Exercícios do capítulo 17 do Livro-texto: Moran, M. J., Shapiro, H. N., Bruce,
R. Munson, DeWitt, D., Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos:
Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, 1ª Edição,
Editora LCT, Rio de Janeiro/RJ, 2005.
Problema 17.48
Compare os comprimentos de entrada hidrodinâmico e térmico para óleo, água e
etileno glicol escoando através de um tubo com diâmetro de 25mm, a uma
velocidade e temperatura médias 𝑢𝑚 = 50𝑚𝑚/𝑠 e 𝑇𝑚 = 27°𝐶, respectivamente.
Problema 17.50
Ar atmosférico entra na seção aquecida de um tubo circular com uma vazão mássica
de 0,005kg/s e uma temperatura de 20°C. O diâmetro do tubo D = 50mm e condições
de escoamento completamente desenvolvido, com h = 25W/m2K, estão presentes ao
longo de todo o comprimento L = 3m. No interior da seção aquecida é mantido um
fluxo térmico uniforme de 𝑞𝑠" = 1000𝑊/𝑚2 .
a) Determine a taxa total de transferência de calor q e a temperatura média do
ar que deixa o tubo;
b) Qual é o valor da temperatura da superfície na entrada no tubo 𝑇𝑠,𝑖 e da
temperatura da superfície na saída 𝑇𝑠,𝑜 .
Problema 17.51
Ar atmosférico entra em um tubo de aquecimento não isolado com 10m de
comprimento e 150mm de diâmetro a 60°C e a 0,04kg/s. A temperatura do ar na
saída é 30°C e a temperatura do duto é aproximadamente constante e igual a 15°C.
a) Determine a taxa de transferência de calor;
b) Calcule a média logarítmica da diferença de temperatura;
c) Qual é o coeficiente médio ℎ̅ de transferência de calor por convecção para o
ar que escoa.
Problema 17.52
Etileno glicol escoa a 0,01kg/s através de um tubo de parede delgada de 3mm de
diâmetro. O tubo é enrolado em espiral e submerso em um banho de água dotado de
agitador e mantido a 25°C. Se o fluido entra no tubo a 85°C, quais são a taxa de calor
e o comprimento do tubo para que o fluido saia a 35°C?
Problema 17.56
Ar escoando a 3x10-4kg/s e 27°C entra em um duto retangular com 1m de
comprimento e lados de 4mm e 16mm. Um fluxo térmico uniforme de 600W/m2 é
imposto à superfície do duto. Qual é a temperatura do ar e da superfície do duto na
saída?
Problema 17.60
Água escoando através de um tubo de 40mm de diâmetro com uma vazão de 2kg/s
deve ser aquecida de 25 para 75°C pela manutenção da superfície do tubo a uma
temperatura da superfície de 100°C. Qual o comprimento de tubo necessário para
essas condições?
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