Análise de Perdas Térmicas e Hidráulicas em Sistemas de Aquecimento

LISTAS 07 e 08 Questão 1 Ar quente a 60C sai de um forno residencial através de um duto metálico de 12 m de comprimento seção transversal quadrada de 20 cm de lado e à uma velocidade média de 4 ms A resistência térmica do duto é desprezível e a superfície exterior cuja emissividade é de 03 encontrase no sótão cujo ar frio está a 10C 10 Wm2C Considerando as paredes do sótão também à 10C determine a temperatura do ar quente ao deixar o duto e a taxa de perda de calor do ar quente do duto para o sótão Questão 2 Um sistema de aquecimento distrital envolve o transporte de água a 110C a partir de uma fonte geotérmica praticamente no mesmo nível das casas distante 12 km e escoando com uma vazão de 15 m 3s trazida por meio de tubos de aço inoxidável 0002 mm de 60 cm de diâmetro A pressão é praticamente constante ao longo de todo o trajeto As perdas menores são insignificantes devido à grande proporção de comprimento para diâmetro e o número relativamente pequeno de componentes que provocam perdas a Faça as considerações iniciais e determine os comprimentos hidráulico e térmico na condição do fluxo totalmente desenvolvido a Assumindo que a eficiência da bomba de 65 determinar o consumo de energia elétrica do sistema de bombeamento b Determinar o custo diário de consumo de energia do sistema se o custo unitário da eletricidade é R 006kWh Dados da Água Re frac gamma vm D mu quad Re frac gamma vm D u quad dotqs constant quad dotQ qs As hAsTe Ti quad Te Ts Ts TiexphAsmCp quad Delta Tn fracTi TelnTs TeTs Ti quad Lh laminar approx 005 Re D quad Lh laminar approx 005 Re Pr D Pr Lh laminar quad Lh turbulent approx 10 D quad extFor fully developed laminar flow in a circular pipe quad overset extVr 2overlineVmleft1 fracr2R2right overlineVleft1 fracr2R2right quad dotV overset extVavAc Delta P R2 Delta P 8mu L fracpi R4 Delta P8mu L fracpi R4 Delta P128mu L quad Delta P fracLD fracgamma2 v22 quad L frachDk 436 quad L frachDk 366 quad extFor fully developed turbulent flow with smooth surfaces quad f frac64Re 64 Re quad 104 Re 106 quad Nu 48 00156 Re085Pr093 quad Delta P auw cdot D quad dotQ Nu cdot frachDk 436 quad extFor fully developed turbulent flow with rough surfaces quad frac1sqrtf 20 log left fraceD 37 frac251Re sqrtf right approx 18 log left frac69Re fraceD37 right quad Nu 0023 Re08 Prn quad extwith n 04 for heating and 03 for cooling of fluid quad Nu fracf8Re1000 Pr1 127f8Pr23 1 quad 3 imes 103 Re 5 imes 106