Serpentina

Question

Uma serpentina de cobre com água corrente em seu interior é usada para remover o calor de óleo automotivo. A serpentina tem um comprimento L = 5,00 m, diâmetro externo De = ½ in e espessura de parede t = 1,15 mm. Água adentra na serpentina em regime de escoamento permanente e plenamente desenvolvido, com temperatura de entrada Te = 22,0 oC e vazão mássica de ?a = 0,95 kg/s. A temperatura média do óleo em regime permanente é de To = 72,0 oC e um coeficiente de transferência de calor por convecção com a superfície de ho = 175 W/(m²?K). Com base nas informações: (a) Determine a temperatura da água na saída da serpentina

Gabriel M. · Accepted Answer

Vamos lá, o líquido na serpetina, água, troca calor com óleo do lado de fora. vamos calcular o delta T na entrada e na saída da serpentina DT1(entrada) = 77-22 = 55 DT2(sáida) = 77-Ts = 77- Ts. De = 1/2 in = 2,54cm/2 = 0,0127m Di = 0,0127 -2*t/1000 = 0,0104 t = 1,15mm desprezar a resistência da parede pois é cobre e a parede é bem fina. Q(vazão massica) = 0,95 kg/s  L = 5 m Ho = 175 W/(m²K), Propriedades da água: a 22 graus mesmo...  rO = 1000 KG/m^3 , u = 10-3 Pa/s cp =4189 j/kgk K =0,61 e Pr = 7,56 A = PIDi^2/4 = pi*0,0104^2/4 = 8,5*10^-4 v = Q/ro*A = 0,95/1000*A = 1,117 m/s RE = ro*V*D/u = 1000*1,117*0,0104/10-3 = 11623,53 turbulento equação de coolburn: Nud = 0,027*Red^0,8*pr^1/3 = 94,7 Nu = Hi*Di/K => Hi = 5556,1156 podemos ver que o confeciente Hi e muito maior do que Ho então  o coeficiente Ho e o limitante na transferencia de calor, mas vamos calcular o coeficiente geral de transferencia nesse caso dado por; 1/U = 1/HI + 1/ho =:> U = 169,65 Area de transferencia termica = pi*de*l = 0,2 m^2 Q = U*A*DTML Q = 169,25*0,2*((Ts-Te/LN(Ts/te) = 33,85*((Ts+22/ln(55/77-TS)) Q= m*cp*(TS -22) = 0,95*4190*(Ts- 22) =3980*(Ts-22) Igulalando as equacoes e resolvendo  TEMOS ts = 26,7! graus

Serpentina

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