140 - O problema de poluição térmica está associado à descarga de água quente de plantas de potência elétrica ou de fontes industriais em um corpo natural de água. Métodos para minimizar esse problema envolvem o resfriamento da água quente antes de permitir o seu descarte. Dois desses métodos, envolvendo torres de resfriamento úmidas ou lagoas de pulverização, se baseiam na transferência de calor da água quente, na forma de gotículas, para a atmosfera vizinha. Para desenvolver uma melhor compreensão dos mecanismos que contribuem para esse resfriamento, considere uma gotícula esférica com diâmetro e temperatura , que está se movendo a uma velocidade em relação ao ar que está a uma temperatura e a uma umidade relativa . A vizinhança é caracterizada por uma temperatura . Desenvolva expressões para as taxas de evaporação e de resfriamento da gotícula. Calcule a taxa de evaporação e a taxa de resfriamento quando A emissividade da água é .

Obtenha as propriedades da tabela A.4, “Propriedades termo físicas dos gases à pressão atmosférica”

À temperatura do ar .

Agora vamos desenvolver a expressão para a taxa de evaporação de gotículas.

Aqui,  é o coeficiente de transferência de massa, é a área da gota,  é a densidade do ar na temperatura da superfície e  é a densidade do ar na temperatura ambiente.

Substituindo por , por  e por , temos:

Aqui,  é o diâmetro da gota e a umidade relativa do ar.

Portanto, a expressão para taxa de evaporação de gotículas é:

Agora precisamos desenvolver uma expressão para a taxa de resfriamento.

Aqui  é a emissividade da água,  é a taxa de evaporação, é a temperatura ambiente e  é a temperatura da superfície.

Escreva a relação para calcular o número de Reynold.

Aqui  é a velocidade da gota e  o diâmetro.

Vamos calcular o número de Schmidt.

Agora vamos calcular o número de Sherwood.

Aqui,  é o número de Reynolds e é o número de Schmidt.

Substituindo por e  por .

Calcular o coeficiente de transferência de massa.

Agora podemos calcular a taxa de evaporação de gotículas.

Portanto, a taxa de evaporação de gotículas é .

Calcule agora a perda de calor por evaporação .

Calcule o número de Nusselt.

Aqui, é o número Prandtl.

Calcular o coeficiente de transferência de calor.

Aqui, k é a condutividade térmica.

Calcule a taxa de convecção da perda de calor.

Aqui,  é a temperatura da gota e  é a temperatura ambiente.

Calcule a taxa de perda de calor por radiação.

Agora vamos calcular a taxa de resfriamento de gotículas.

Portanto, a taxa de resfriamento de gotículas é .