26 - A água está fervendo em uma panela funda de de profundidade com um diâmetro externo de que é colocado em cima de um fogão. O ar ambiente e as superfícies circundantes estão a uma temperatura de e a emissividade da superfície externa da panela é de . Considerando que toda a panela está a uma temperatura média de , determine a taxa de perda de calor da superfície lateral cilíndrica da panela para o ambiente por ( a ) convecção natural e ( b ) radiação. ( c ) Se a água estiver fervendo a uma taxa de a , determine a relação entre o calor perdido das superfícies laterais da panela e o calor perdido devido a evaporação da água. A entalpia de vaporização da água a é .

Vamos calcular a temperatura de filme, para obter os dados restantes, antes de prosseguirmos com os cálculos.

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

A Condutividade térmica é:

A Viscosidade cinemática é:

O número Prandtl é:

A gravidade é:

O Coeficiente de expansão é:

Encontre o comprimento da característica.

Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:

Agora precisaremos achar o número de Grashof para ver se podemos considerar o cilindro como uma placa.

Consideraremos o valor de comparação como

Como o valor é menor que 0,25, podemos considerar o cilindro vertical como uma placa vertical.

Usando o número de Rayleigh, calcule  (número de Nusselt):

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

Reescreva para achar :

Área de superfície,

Escreva a equação da perda de calor devido à convecção.

Portanto, o calor perdido na panela devido à convecção é .

b) A perda de calor por radiação da panela é:

c)

A vazão mássica da água é

Entalpia de vaporização, 

Perda de calor devido à evaporação da água é dada por:

Assim, conseguimos achar a relação da perda pegando as duas perdas (radiação e convecção da panela) pela perda da água.

Assim, temos que a relação entre a perda de calor da superfície lateral da panela e a da evaporação da água é de .