Os escoamentos internos e incompressíveis, onde os efeitos da viscosidade são consideráveis, são de grande importância na área de engenharia. Um dos temas mais utilizados na área da engenharia é a transferência de calor em tubulações, que tem aplicações em equipamentos de ar condicionado, sistema de abastecimento de água, sistema de irrigação do agricultor, apenas para apresentar alguns exemplos. O escoamento em tubo circular se dá, também, em vias e artérias do corpo humano. Água escoa por um tubo com 3 cm diâmetro, com velocidade média de 1 m/s. A temperatura da água na entrada é de 18°C. Neste percurso são transferidos para a água 20 kW de potência. Propriedades avaliadas na temperatura média da água 1. Capacidade calorífica (Cp): 4182 J/kg.°C 2. Densidade: 998 kg/m³ A temperatura de mistura da água no ponto que ela sai o tubo é Escolha uma: a. 24,8°C b. 19,7°C c. 86°C d. 18,21°C e. 20,8°C
Soluções para a tarefa
Olá!
Podemos resolver esse problema usando o conceito de troca de calor, dado pela equação de:
Q = m . c. ΔT
onde Q é o calor, m é a massa, c é a capacidade calorifica e ΔT é a variação da temperatura.
Temos que o tubo possui uma área de π.(0,0015)² = 7,069 x m².
Como a velocidade da água é de 1 m/s, o escoamento será:
E = 7,069 x m² . 1 m/s = 7,069 x
m³/s.
Como a densidade da água é de 998 kg/m³, temos que o escoamento mássico é de 0,705 Kg/s.
Assim, sabendo que a potência transferida para a água é de 20 kW o que equivale a 20 kJ/s, temos pela equação de troca de calor:
20.000 = 0,705 . 4182 . ΔT
ΔT = 6,79 ºC.
Como a temperatura inicial da água era de 18 ºC, a temperatura final será de 18 + 6,79 = 24,8 ºC.
Assim, a alternativa A esta correta.
Espero ter ajudado!
Resposta:
24,8 °C
Explicação passo a passo:
