24 - Um recipiente de parede dupla com turbina é usado para aquecer uma corrente de água de 10° C a 54° C .O coeficiente médio de transferência de calor para a água na parede interna do recipiente pode ser estimado a partir de N u = 0,76 R e 2 3 P r 1 3 .O vapor saturado a 100° C condensa entre as paredes, onde o coeficiente médio de transferência de calor em k W m 2 ⋅ K é: h 0 = 13,1T g - T w - 0,25 .As dimensões do recipiente são: D i = 0,6m .H =0,6meD a = 0,2m .A velocidade do agitador é de 60r p m .Calcule a taxa de massa de água que pode ser aquecida permanentemente nesse recipiente agitado.

Enunciado

Antes de começar, vamos pensar no que precisamos para essa questão:

Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .

A Condutividade térmica é:

A Viscosidade absoluta é:

O número Prandtl é:

Densidade da água:

Calcule a temperatura média da água.

Aqui, é a temperatura inicial da água e é a temperatura final da água.

Precisamos obter o calor específico para a temperatura média da água de .

Calcule o número de Reynolds usando a seguinte relação:

Calcule o número de Nusselts usando a seguinte relação:

O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:

Reescreva para achar :

Calcule o coeficiente de transferência de calor por convecção no lado externo, usando a seguinte relação:

Onde é a temperatura do vapor de saturação.

Para achar o valor de , iremos utilizar a seguinte a relação:

Agora, como temos o valor de conseguimos achar o valor do coeficiente de transferência de calor por convecção.

Calcule o coeficiente geral de transferência de calor usando a seguinte relação:

Escreva a equação do balanço energético para calcular a vazão mássica da água.

Portanto, a taxa de massa de água que pode ser aquecida no vaso agitado é constante .

Portanto, a taxa de massa de água que pode ser aquecida no vaso agitado é constante .