Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 82
82 - Uma câmara de combustão de fluxo axial consistente em tubos longos de de diâmetro imersos em água. O ar comprimido é direcionado para o tubo e o combustível é pulverizado no ar comprimido. Os gases de combustão consistem de 70% de , 9% de, 15% de e 6% de mantidos a e. A superfícies dos tubos é quase negra, com emissividade de 0,9. Considerando que os tubos devem ser mantidos a uma temperatura de , determine a taxa de transferência de calor dos gases de combustão para a parede do tubo por radiação por metro de comprimento do tubo.
Passo 1
Dados fornecidos:
Temperatura dos gases de combustão,
Pressão dos gases de combustão,
Diâmetro do recipiente,
Emissividade da superfície interna do recipiente,
Temperatura da superfície do recipiente,
Pressão parcial de ,
Pressão parcial de ,
Passo 2
Suposições:
- Todos os gases da mistura são gases ideais.
- e são gases não participantes.
Passo 3
Do comprimento médio do feixe para várias tabelas de formas de volume de gás, o comprimento médio do feixe de um recipiente é:
Então,
A partir do gráfico emissividade, as emissividades de e corresponde a estes valores na temperatura de gás e são,
Como esses são valores de emissividade de base em e os fatores de correção da pressão são uma unidade, a emissividade efetiva dos gases de combustão se torna,
Passo 4
Para uma temperatura de fonte de , a capacidade de absorção do gás é determinada usando os gráficos de emissividade da seguinte forma:
A partir do gráfico emissividade, a emissividade de e corresponde a estes valores a uma temperatura de e são,
A absortividade do e são determinadas como:
Passo 5
Além disso, , mas o fator de correção da emissividade que deve ser avaliado da Fig em vez de . Não existe um gráfico para , mas podemos ler com valores em e , e a interpolação pode ser calculada como,
e
Temos .
Então a absorção dos gases de combustão torna-se:
Passo 6
A área de superfície do recipiente pode ser determinada como:
A taxa líquida de transferência de calor por radiação da mistura gasosa para as paredes do recipiente é determinada como:
A taxa de transferência de calor dos gases de combustão para a parede do tubo pela radiação por metro de comprimento do tubo é .
Resposta
A taxa de transferência de calor dos gases de combustão para a parede do tubo pela radiação por metro de comprimento do tubo é .