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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 115

Uma bola esférica de naftalina de 5 cm de diâmetro está suspensa em uma sala a 1 atm e 25°C. Determine o coeficiente médio de transferência de massa entre a naftalina e o ar considerando que o ar é forçado a escoar sobre a naftalina a uma velocidade livre de escoamento de 4,5 m/s. O número de Schmidt da naftalina no ar na temperatura ambiente é 2,35.

Passo 1

Temos ar a T = 25 ° C = 298   K e P = 1   a t m = 101,3   k P a escoando sobre uma esfera de diâmetro D = L c = 5   c m e velocidade de escoamento V = 4,5   m / s . Sabemos que o número de Schmidt é S c = 2,35 .

Com estes dados devemos obter o coeficiente de transferência de massa. Para isso, vamos calcular o número de Reynolds; então iremos usar R e e S c para calcular o número de Sherwood para esfera; tendo S h iremos calcular o 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 c ϑ

Para o ar com T = 2 5 ° C e P = 1   a t m :

ϑ = 1 , 562 x 10 - 5   m 2 / s

Então:

R e = 4,5 x 0,05 1,562 x 10 - 5

R e = 1,44 x 10 4

O próximo passo é utilizar a correlação de Sherwood. Para escoamento sobre esferas:

S h = 2 + 0,4 x R e 0,5 + 0,06 x R e 2 3 x S c 0,4

S h = 2 + 0,4 x ( 1,44 x 10 4 ) 0,5 + 0,06 x ( 1,44 x 10 4 ) 2 3 x ( 2,35 ) 0,4

S h = 119,56

Passo 3

O último passo é utilizar o número de Sherwood para determinar o coeficiente de transferência de massa:

S h = h m a s s a L c D A B

h m a s s a = D A B S h L c

A difusividade da naftalina no ar é D A B = 0,62 x 10 - 5   m 2 / s . Então:

h m a s s a = 0,62 x 10 - 5 x 119,56 0,05

h m a s s a = 0,0 148   m / s

Resposta

O coeficiente médio de transferência de massa é h m a s s a = 0,0148   m / s .

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