Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 101
101 - Repita o Prob. 7-100 para oxigênio líquido, que tem uma temperatura de ebulição de , um calor de vaporização de e uma densidade de a de pressão.
Passo 1
Dados:
Temperatura de ebulição do nitrogênio a é
Calor de vaporização
Densidade do nitrogênio
Diâmetro do tanque esférico
Temperatura do ar
Velocidade do vento
Espessura do isolamento
Condutividade térmica do material de isolamento
Espessura do super isolamento
Condutividade térmica do material de super isolamento
Passo 2
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .
Condutividade térmica é:
Viscosidade cinemática é:
A viscosidade dinâmica é:
O número Prandtl é:
Passo 3
O número de Reynolds para o fluxo é determinado como:
Como trata-se de um fluxo turbulento e laminar, combinados.
Portanto, o número de Nusselt é determinado a partir da relação dada por:
Passo 4
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 5
Temos que a taxa de transferência de calor será:
A taxa de evaporação do nitrogênio líquido é determinada como:
Portanto, a taxa de evaporação do nitrogênio líquido quando não está isolado é .
Passo 6
b)
O tanque esférico é isolado com isolamento de fibra de vidro de de espessura
Então o diâmetro externo da esfera é:
Como o isolamento é fornecido na superfície externa, a temperatura da superfície da esfera muda, levando, portanto, o valor da viscosidade dinâmica,
O número de Reynolds para o fluxo é determinado como:
Como trata-se de um fluxo turbulento e laminar, combinados.
Portanto, o número de Nusselt é determinado a partir da relação dada por:
Passo 7
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 8
Temos que a taxa de transferência de calor será:
A taxa de evaporação do nitrogênio líquido é determinada como:
Portanto, a taxa de evaporação do nitrogênio quando isolado com fibra de vidro é .
Passo 9
c)
O tanque esférico é isolado com super isolante de de espessura
Tomando o valor da viscosidade dinâmica no novo valor da temperatura da superfície .
O tanque esférico é isolado com isolamento de fibra de vidro de de espessura
Então o diâmetro externo da esfera é:
O número de Reynolds para o fluxo é determinado como:
Como trata-se de um fluxo turbulento e laminar, combinados.
Portanto, o número de Nusselt é determinado a partir da relação dada por:
Passo 10
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 11
Área de superfície é:
Temos que a taxa de transferência de calor será:
A taxa de evaporação do nitrogênio líquido é determinada como:
A taxa de evaporação do nitrogênio líquido quando a esfera é isolada com super isolamento é .
Resposta
a) Portanto, a taxa de evaporação do nitrogênio líquido quando não está isolado é .
b) Portanto, a taxa de evaporação do nitrogênio líquido quando é isolado com fibra de vidro é .
c) A taxa de evaporação do nitrogênio líquido quando a esfera é isolada com super isolamento é .