1a Lista de Exercícios ET 2015 02
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Equipamentos Trmicos 2015/02
lcio Nogueira Equipamentos Trmicos Pgina 1
Lista de Exerccios 01 ET 2015/02
Escoamento e Conveco interna
Disse o Mestre quando na terra esteve: Procure e encontrars!
01 Bombea-se leo de mquina com velocidade mdia = 0,6 atravs de um
feixe de n = 80 tubos, cada um com o dimetro interno D = 2,5 cm e comprimento L = 10
m. As propriedades fsicas do leo so = 0,75 104 2
e = 868
3 .
Calcule a perda de carga em cada tubo e a potncia total necessria para bombear o leo
atravs dos 80 tubos e superar o atrito fluido do escoamento.
02 Considere o aquecimento do ar atmosfrico que est fluindo com uma velocidade
= 0,5
no interior de um tubo de paredes delgadas, com 2,5 cm de dimetro, na
regio hidrodinmica e termicamente desenvolvida. O aquecimento pode ser realizado
por condensao de vapor de gua na superfcie externa do tubo, ou seja, mantendo -se
uma temperatura superficial uniforme, quer por aquecimento com um resistor eltrico,
isto , mantendo-se um fluxo de calor superficial constante. Calcule o coeficiente de
transferncia de calor em ambas as condies de aquecimento, admitindo que as
propriedades ao ar possam ser calculadas a 350 K.
Propriedades do ar: = 20,76 106 = 0,03 ( . )
03 O ar atmosfrico, presso normal e com uma velocidade = 0,5 / , flui
dentro de dutos de parede paredes delgadas, com seo reta transversal quadrada de lado
b = 2,5 cm. O ar aquecido atravs das paredes do duto, que so mantidas a uma
temperatura uniforme pela condensao de vapor de gua na superfcie externa. Calcule
o fator de atrito e o coeficiente de transferncia de calor na regio hidrodinmica e
termicamente desenvolvida. As propriedades podem ser estimadas a 350 K:
= 20,76 106 = 0,03 ( . )
04 Determine os comprimentos de entrada hidrodinmica e da trmica em termos do
dimetro interno D do tubo em um escoamento a uma temperatura mdia = 60 e
Re = 200, dentro de um tubo circular com o mercrio, ar, gua, etileno glicol e leo de
mquina, com condio de contorno fluxo de calor constante nas paredes.
05 O etileno glicol a 60C, com uma velocidade = 4
, penetra nos 6 m de
comprimento da seo de aquecimento, com paredes delgadas, de um tubo com 2,5 cm
de dimetro interno, depois de passar atravs de uma seo isotrmica acalmante. Na
parte aquecida, a parede do tubo mantida temperatura uniforme TW = 100C pelo vapor
de gua que se condensa na superfcie externa. Calcule a temperatura de sada do etileno
glicol. Propriedades do glicol 60C:
= 2562 ( .) ; = 1088 3 ; = 4,75 106 2
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= 0,26
. ; = 51
06 O ar atmosfrico, a Tm = 300 K e uma velocidade de corrente global um = 10 m/s,
flui atravs de um tubo com D = 2,5 cm de dimetro interno. Calcule a perda de carga,
em cada 100 m de comprimento do tubo, para:
a) Um tubo liso
b) Um tubo de ao comercial com = 4,5
07 A gua flui com uma velocidade mdia um = 2 m/s em um tubo circular de dimetro
interno D = 5 cm. O tubo feito de ao comercial, e suas paredes so mantidas a uma
temperatura uniforme Tw = 100 C, pela condensao de vapor de gua em sua superfc ie
externa. No local em que o escoamento est hidrodinmica e termicamente desenvolvido,
a temperatura mdia global da gua Tb = 60 C. Calcule o coeficiente de transfernc ia
de calor h utilizando a equao de Dittus e Boelter.
Propriedades a 60C:
= 0,651
. ; = 3,02 ; = 958
3 ; = 4,71 106 /( .)
= 2,82 106 /( .)
08 A velocidade mxima de um fluido em escoamento laminar em um tubo circular de raio R = 4 cm vale
0,2 m/s. Sabendo-se que o perfil de temperatura est definido pela equao:
() = 250 + 200(
)3 (em K)
Determine a velocidade mdia e a temperatura mdia do fluido no tubo.
Observao: A temperatura mdia Tm no tubo dada por:
2 = () ()
09 Considere um escoamento de leo a 20C em um oleoduto de 30 cm de dimetro a uma velocidade
mdia de 2,0 m/s. A seo horizontal de 200 m de comprimento do oleoduto passa por um lago gelado a
0C. As medies indicam que a temperatura da superfcie do tubo est prxima de 0C. Determine a
potncia de bombeamento necessria para superar a perda de carga e manter o escoamento do leo na
tubulao. Apresente as hipteses para a soluo adotada.
Propriedades do leo a 20C:
= 1880 ( .) ; = 888,1 3 ; = 9,429 104 2
= 0,145
. ; = 10,863
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10 gua a 15C, = 999,1
3 ; = 1,138 103
. , escoa em um tubo interno
horizontal de ao inoxidvel a uma taxa de 5,4 l/s. Sabendo que a queda de presso no
escoamento de 82,25 kPa, determine o dimetro e a potncia de bombeamento atravs
de 60 m de comprimento do tubo.
11 gua deve ser aquecida de 15C para 65C, medida que escoa atravs de um
tubo de 3 cm de dimetro interno e 5 m de comprimento. O tubo est equipado
com um aquecedor de resistncia eltrica que fornece aquecimento uniforme em
toda a superfcie. A superfcie externa do aquecedor est bem isolada, de modo
que, em funcionamento permanente, todo o calor gerado pelo aquecedor
transferido para a gua no tubo. Considerando que o sistema fornece gua quente
a uma taxa de 10 l/min, determine a potncia da resistncia do aquecedor e estime
a temperatura da superfcie interna do tubo na sada.
Propriedades:
= 4179 ( .) ; = 992,1 3 ; = 0,658 106 2
= 0,631
. ; = 4,32
12 Ar quente presso atmosfrica de 80C entra em um duto no isolado de 8 m de
comprimento, de seo reta transversal quadrada de 0,2 m x 0,2 m, que passa atravs do
sto de casa a uma taxa de 0,15 m3/s. O duto quase isotrmico a 60C. Determine a
temperatura do ar na sada e a taxa de perda de calor a partir do duto para o espao
do sto.
Propriedades do ar 80C e 1 atm:
= 1008 ( . ) ; = 0,9994 3 ; = 2,097 105 2
= 0,02953
. ; = 0,7154
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