Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 15
15 – Estime a potência (W/m2) requerida para manter uma placa de latão a ΔTe=10°C enquanto água saturada a 1 atm está fervendo. Qual é a potência requerida se a água está pressurizada a 10 atm? Em qual fração do fluxo de calor critico está operando a placa?
Passo 1
Para determinarmos a potência requerida para este processo, podemos utilizar a equação para o fluxo de calor desenvolvida por Rohsenow que é aplicada para processos de ebulição. A Eq. de Rohsenow é a seguinte
Onde,
-q”S é o fluxo de calor entre a superfície do metal e o fluido;
-μl, ρl, cp,l e σ são, respectivamente, a viscosidade dinâmica, a densidade, o calor especifico e a tensão superficial do liquido saturado;
-ρv é a densidade do vapor;
-Hvap é a entalpia de vaporização do fluido;
-Prl é o nº de Prandtl do liquido saturado;
-g é a constante da gravidade, 9,81 m/s2;
- é a diferença de temperatura entre a superfície do material e o fluido;
-Cs,f e n são constantes que dependem da combinação do material sólido com o fluido, e são encontrados em tabela.
Pela Tabela 10.1 do Incropera, cap.10, para o conjunto água-cobre polido:
A Eq1 você pode usar para calcular a potência requerida para as duas pressões, de 1 atm e 10 atm, alterando os valores das propriedades do fluido saturado para cada pressão
Passo 2
Vamos precisar então dos dados de saturação para a água na pressão de 1 atm e 10 atm:
Pela Tabela A.6:
-p=1 atm:
-p=10 atm:
Passo 3
Calculando as potências para cada caso:
-p=1atm:
-p=10atm:
Passo 4
Calculando o fluxo critico, cuja expressão é
Onde, C é uma constante que depende da forma da superfície. Para uma superfície plana como a placa deste exercício, o valor de C é
A fração do fluxo de calor critico, xc em que a placa está operando é então
Passo 5
Para p=1atm:
Para p=10atm:
Resposta
-p=1atm:
-p=10atm: