Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 70
70. Considere o Problema 10.44. Em um esforço para aumentar a taxa de condensação, um engenheiro propõe colocar um revestimento de Teflon, com L = 100 μm de espessura, sobre a superfície exterior do tubo de latão para promover a condensação em gotas. Estime o novo coeficiente de transferência de calor por condensação e a nova taxa de condensação de
vapor por unidade de comprimento do tubo após a aplicação do revestimento. Comente sobre o efeito do procedimento proposto na taxa de condensação (a taxa de condensação por unidade de comprimento no Problema 10.44 é de aproximadamente 1 × 10–3 kg/s).
Passo 1
O que devemos fazer nesta questão é praticamente o mesmo que fazemos em todas as outras ao longo do capítulo – calcular a taxa de transferência de calor e a de condensação utilizando as formulas e correlações adequadas a cada situação proposta pelo exercício.
Calcule a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento pela seguinte fórmula:
Com resistência para o tubo de latão e o Teflon, o coeficiente geral de transferência de calor e o produto do perímetro podem ser calculados pela seguinte fórmula:
Calcule o coeficiente de transferência de calor externo usando a seguinte fórmula:
Assim, o novo coeficiente de convecção de condensação é .
Substituindo todos os valores na equação de UP, vem que:
Passo 2
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento pode ser calculada pela seguinte fórmula:
Com resistência para o tubo de latão e o Teflon, o coeficiente geral de transferência de calor e o produto do perímetro podem ser calculados pela seguinte fórmula:
O coeficiente de transferência de calor externo poderá ser obtido usando a seguinte fórmula:
Assim, o novo coeficiente de convecção de condensação é .
Substituindo todos os valores na equação de UP, vem que:
Para calcular a taxa de transferência de calor por unidade de comprimento basta fazermos:
A taxa de condensação por unidade de comprimento será dada por aquela ‘’equaçãozinha clássica’’ utilizada ao longo do capítulo:
Assim, a taxa de condensação por unidade de comprimento é .