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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 109

Ar a 40°C e 1 atm escoa ao longo de uma placa molhada de 8 m de comprimento com velocidade média de 2,5 m/s, a fim de secar a superfície. Usando a analogia entre transferência de calor e de massa, determine o coeficiente de transferência de massa da placa.

Passo 1

Temos que o ar está escoando sobre a placa de comprimento L = 8   m com uma velocidade V = 2,5   m / s . As condições são T = 40 ° C = 313   K e P = 1   a t m = 101,3   k P a . O exercício pede para usarmos a analogia de transferência de calor e massa para obter o coeficiente de transferência de massa.

O que vamos fazer é: calcular os adimensionais de R e e P r ; usar estes valores para calcular o número de Nusselt; a partir de N u chegaremos ao coeficiente de transferência de calor; e, no final, aplicar a analogia para chegar ao coeficiente de transferência de massa. Vamos lá???

Passo 2

Nosso primeiro passo é calcular o número de Reynolds. Ele é dado por:

R e = V L ϑ

Para o ar com T = 40 ° C e P = 1   a t m :

ϑ = 1,702 x 10 - 5   m 2 / s

P r = 0,7255

k = 0,02662   W / m K

ρ = 1,127   k g / m 3

c p = 1.007   J / k g K

Então:

R e = 2,5 x 8 1,702 x 10 - 5

R e = 1,175 x 10 6

Nosso próximo passo é calcular o número de Nusselt para uma placa plana. Ele é dado por:

N u = 0,037 x R e 0,8 - 871 x P r 1 3

N u = 0,037 x ( 1,175 x 10 6 ) 0,8 - 871 x ( 0,7255 ) 1 3

N u = 1.604,1  

Nosso próximo passo é usar o número de Nusselt para encontrar o coeficiente convectivo:

N u = h c a l o r L k

h c a l o r = k L N u

h c a l o r = 0,02662 8 x 1.604,1

h c a l o r = 5,34   W / m 2 K

Passo 3

Agora que temos o coeficiente convectivo de calor usaremos a analogia de Chilton-Colburn para obter o coeficiente de transferência de massa. Para uma mistura de ar-vapor de água a analogia é dada por:

h c a l o r = ρ c p h m a s s a

h m a s s a = h c a l o r ρ c p

h m a s s a = 5,34 1,127 x 1.007

h m a s s a = 0,0047   m / s

Resposta

O coeficiente médio de transferência de massa na placa é h m a s s a = 0,0047   m / s .

Ver Outros Exercícios desse livro