{"id":51061,"date":"2020-01-23T14:37:00","date_gmt":"2020-01-23T13:37:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-a-equacao-de-dittus-boelter-definicao\/"},"modified":"2020-01-23T14:38:13","modified_gmt":"2020-01-23T13:38:13","slug":"o-que-e-a-equacao-de-dittus-boelter-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-a-equacao-de-dittus-boelter-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 a Equa\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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O n\u00famero local de Nusselt pode ser obtido a partir da conhecida equa\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter.\u00a0A equa\u00e7\u00e3o Dittus ?? Boelter \u00e9 f\u00e1cil de resolver, mas \u00e9 menos precisa quando h\u00e1 uma grande diferen\u00e7a de temperatura<\/div>\n<\/div>\n
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Equa\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter<\/h2>\n

Para\u00a0um\u00a0fluxo turbulento<\/a>\u00a0totalmente desenvolvido (hidrodinamicamente e termicamente)\u00a0em um tubo circular liso, o\u00a0n\u00famero<\/a>\u00a0local de\u00a0Nusselt<\/a>\u00a0pode ser obtido a partir da conhecida\u00a0equa\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter<\/strong>\u00a0.\u00a0A\u00a0equa\u00e7\u00e3o Dittus\u00ae Boelter<\/strong>\u00a0\u00e9 f\u00e1cil de resolver, mas \u00e9 menos precisa quando existe uma grande diferen\u00e7a de temperatura no\u00a0fluido<\/a>\u00a0e \u00e9 menos precisa para tubos \u00e1speros (muitas aplica\u00e7\u00f5es comerciais), pois \u00e9 adaptada para tubos lisos.<\/p>\n

\"Equa\u00e7\u00e3o<\/a><\/p>\n

A\u00a0correla\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter<\/strong>\u00a0pode ser usada para diferen\u00e7as de temperatura pequenas a moderadas, T\u00a0wall<\/sub>\u00a0– T\u00a0avg<\/sub>\u00a0, com todas as propriedades avaliadas em uma temperatura\u00a0m\u00e9dia<\/sub>\u00a0T\u00a0avg<\/sub>\u00a0.<\/p>\n

Para fluxos caracterizados por grandes varia\u00e7\u00f5es de propriedades, as corre\u00e7\u00f5es (por exemplo, um fator de corre\u00e7\u00e3o de viscosidade\u00a0\u03bc \/ \u03bc\u00a0<\/strong>parede<\/sub><\/strong>\u00a0) devem ser levadas em considera\u00e7\u00e3o, por exemplo, como recomendam Sieder e Tate.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Equa\u00e7\u00e3o de Sieder-Tate<\/h2>\n

Quando a diferen\u00e7a entre a temperatura da superf\u00edcie e do fluido \u00e9 grande, pode ser necess\u00e1rio considerar a varia\u00e7\u00e3o da viscosidade com a temperatura.\u00a0Portanto, uma forma modificada da\u00a0equa\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0de\u00a0Dittus-Boelter<\/strong>\u00a0foi proposta por\u00a0Sieder<\/strong>\u00a0e\u00a0Tate<\/strong>\u00a0(1936).<\/p>\n

\"Equa\u00e7\u00e3o<\/a><\/p>\n

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Equa\u00e7\u00e3o de Gnielinski<\/h2>\n

Embora as\u00a0equa\u00e7\u00f5es de Dittus-Boelter<\/strong>\u00a0e\u00a0Sieder-Tate<\/strong>\u00a0sejam facilmente aplicadas e certamente sejam satisfat\u00f3rias para os fins deste artigo, erros de at\u00e9 25% podem resultar de seu uso.\u00a0Tais erros podem ser reduzidos pelo uso de correla\u00e7\u00f5es mais recentes, mas geralmente mais complexas, como a\u00a0correla\u00e7\u00e3o de Gnielinski<\/strong>\u00a0.\u00a0Esta equa\u00e7\u00e3o \u00e9 v\u00e1lida para tubos em uma grande variedade de n\u00fameros de Reynolds, incluindo a regi\u00e3o de transi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Equa\u00e7\u00e3o<\/a><\/p>\n

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O fator de atrito de Darcy<\/span><\/a>\u00a0, f,<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0\u00e9 uma quantidade adimensional usada na<\/span>\u00a0equa\u00e7\u00e3o de Darcy-Weisbach<\/span><\/a>\u00a0, para a descri\u00e7\u00e3o de<\/span>\u00a0perdas por atrito<\/span><\/a>\u00a0em tubula\u00e7\u00e3o ou duto, bem como para fluxo em canal aberto.\u00a0Isso tamb\u00e9m \u00e9 chamado de\u00a0<\/span>\u00a0fator de atrito de Darcy-Weisbach<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>\u00a0coeficiente de resist\u00eancia<\/span><\/strong>\u00a0ou simplesmente<\/span>\u00a0\u00a0fator de atrito<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Tubos de parede \u00e1spera<\/span><\/strong><\/p>\n

Tamb\u00e9m observamos que todas essas equa\u00e7\u00f5es pertencem a tubos lisos.\u00a0Para fluxo turbulento em tubos rugosos, o coeficiente de transfer\u00eancia de calor aumenta com a\u00a0<\/span>rugosidade da parede<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0\u00c0 medida que o\u00a0<\/span>n\u00famero de Reynolds<\/span><\/a>\u00a0aumenta, a subcamada viscosa se torna mais fina e menor.\u00a0No n\u00famero Reynolds muito alto, a subcamada viscosa se torna t\u00e3o fina que a rugosidade da superf\u00edcie se projeta no fluxo.\u00a0As perdas por atrito neste caso s\u00e3o produzidas no fluxo principal principalmente pelos elementos de rugosidade salientes, e a contribui\u00e7\u00e3o da subcamada laminar \u00e9 insignificante.<\/span><\/p>\n

Refer\u00eancia Especial: Um Livro de Transfer\u00eancia de Calor, John H. Lienhard IV e John H. Lienhard V. Phlogiston Press, 2012.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Exemplo – Equa\u00e7\u00e3o de Dittus-Boelter – Temperatura da superf\u00edcie do revestimento<\/span><\/h2>\n

\"Convec\u00e7\u00e3o<\/a>O<\/span><\/strong>\u00a0revestimento \u00e9 a camada externa das barras de combust\u00edvel, situada entre o\u00a0<\/span>l\u00edquido de arrefecimento<\/span><\/strong>\u00a0do\u00a0reator<\/strong>\u00a0e o\u00a0<\/span>combust\u00edvel nuclear<\/span><\/strong>\u00a0<\/a>(isto \u00e9,\u00a0<\/span>granulados de combust\u00edvel<\/span><\/strong>\u00a0).\u00a0\u00c9 feito de um material resistente \u00e0 corros\u00e3o com se\u00e7\u00e3o transversal de baixa absor\u00e7\u00e3o para\u00a0<\/span>n\u00eautrons t\u00e9rmicos<\/span><\/a>\u00a0, geralmente\u00a0<\/span>liga de zirc\u00f4nio<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>O revestimento<\/span><\/strong>\u00a0evita que produtos de fiss\u00e3o radioativa escapem da matriz de combust\u00edvel para o l\u00edquido de arrefecimento do reator e os contaminem.\u00a0O revestimento constitui uma das barreiras na\u00a0abordagem de\u00a0‘\u00a0<\/span>defesa em profundidade<\/span><\/strong>\u00a0‘; portanto, sua capacidade de\u00a0<\/span>refrigera\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 um dos principais aspectos de seguran\u00e7a.<\/span><\/p>\n

Considere o revestimento de combust\u00edvel do raio interno\u00a0<\/span>r\u00a0<\/span><\/strong>Zr, 2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= 0,408 cm<\/span><\/strong>\u00a0e raio externo\u00a0<\/span>r\u00a0<\/span><\/strong>Zr, 1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= 0,465 cm<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com o pellet de combust\u00edvel, quase n\u00e3o h\u00e1 gera\u00e7\u00e3o de calor no revestimento de combust\u00edvel (o revestimento \u00e9\u00a0<\/span>levemente aquecido pela radia\u00e7\u00e3o<\/span><\/a>\u00a0).\u00a0Todo o calor gerado no combust\u00edvel deve ser transferido por\u00a0<\/span>condu\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong><\/a>\u00a0atrav\u00e9s do revestimento e, portanto, a superf\u00edcie interna \u00e9 mais quente que a superf\u00edcie externa.<\/span><\/p>\n

Assuma isso:<\/span><\/p>\n