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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 6

6 - Estime o coeficiente de transferência de calor na ebulição nucleada em piscina de água fervendo a pressão atmosférica sobre a superfície externa de um tubo revestido com uma camada de platina, que tem 10   m m de diâmetro e é mantido a uma temperatura 10   ℃ acima da temperatura de saturação.

Passo 1

Para a ebulição nucleada, usando a correlação de Rohsenow, temos que a equação é dada por:

C f , s = μ l h f g q s 1 3 g ρ l - ρ v p σ 1 6 c p ∆ T e h f g P r … .   ( 1 )

Qual a temperatura de ebulição da água?

100   ℃ não é mesmo? Portanto, iremos usar essa temperatura para obter alguns valores tabelados.

Obtenha as propriedades da água saturada a 1   a t m , na tabela A-6 com a temperatura de 100   ℃ .

ρ l = 1 v f = 957,9   k g / m 3

ρ f = 1 v g = 0,5955   k g / m 3

c p = 4217   J / k g ⋅ K

μ l = 279 × 10 - 6   N ⋅ s / m 2

P r = 1,76

h f g = 2257   k J / k g

σ = 58,9 × 10 - 3   N / m

Passo 2

Para a combinação de fluidos de superfície como água e platina, o coeficiente de correlação da tabela 10.1 é C S , f = 0,013 ; n = 1 .

Como queremos achar o coeficiente de transferência de calor, vamos reorganizar equação ( 1 ) em função da taxa de calor.

C f , s = μ l h f g q s 1 3 g ρ l - ρ v p σ 1 6 c p ∆ T e h f g P r

Observe que o termo que precisamos ( q S ) está elevado a 1 3 , então precisamos elevar todos os termos por 3 , para conseguir rearranjar a equação.

C f , s 3 = μ l h f g q s 3 3 g ρ l - ρ v p σ 3 6 c p ∆ T e h f g P r 3

q s = μ l h f g g ρ l - ρ v p σ 1 2 c p ∆ T e C s , f h f g P r 3

Agora vamos junto comigo, substituir os valores dos parâmetros correspondentes na equação acima.

q s = 279 × 10 - 6 × 2257 × 10 3 9,8 957,9 - 0,5955 58,9 × 10 - 3 1 2 4 , 217 × 10 3 × 10 0,13 × 2257 × 10 3 × 1,76   3    

q s = 629,703 × 399,29 × 0,8166 3

q s = 136,920   K W / m 2

Passo 3

Agora já conseguimos obter o coeficiente por meio da equação da taxa de calor, venha comigo.

q s = h ∆ T e

136,920 × 10 3 W m 2 = h × 10   K

h = 13,692   W / m 2 ⋅ K

Portanto, o coeficiente de transferência de calor em ebulição dos nucleados é  13,692   W / m 2 ⋅ K .

Resposta

h = 13,692   W / m 2 ⋅ K

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