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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 92

Considere ar atmosférico seco em escoamento paralelo sobre uma placa com 0,5   m de comprimento cuja superfície encontra-se molhada. A velocidade do ar é de 35   m / s e tanto o ar quanto a água encontram-se a uma temperatura de 300   K .

(a) Estime a perda de calor e a taxa de evaporação por unidade de largura da placa, q ' e n A ' , respectivamente.

Passo 1

Vem comigo pra resolvermos essa questão juntos!

Então, se ajeita na cadeira e bora lá!

Começamos o nosso problema obtendo pelas Tabelas A.4, A.6 e A.8 algumas propriedades do ar e da água:

A r   ( 300   K ,   1   a t m ) :

v = 15,89 ⋅ 10 - 6   m 2 / s

Á g u a   ( 300   K ,   1   a t m ) :

V g = 39,13   m 3 / k g

h f g = 2438   k J / k g

D A B = 0,26 × 10 - 4   m 2 / s

S c = 0,61

Agora, explicitando as equações que utilizaremos para calcularmos a perda de calor e taxa de evaporação:

q ' = n A ' h f g

E

n A ' = h m - L ρ A , s a t T s - ρ A , ∞ = h m - ⋅ L ⋅ ρ A , s a t T s

Agora, devemos obter os dados necessários para calcularmos o que foi pedido!

Passo 2

Calculando R e L :

R e L = u ∞ L v = 35 ⋅ 0,5 15,89 × 10 - 6 = 1,1 × 10 6

Calculando S h L - com A = 871 :

S h L - = 0,037 R e L 4 5 - 871 S c 1 3 = 0,037 ⋅ 1,1 × 10 6 4 5 - 871 ⋅ 0,61 1 3 = 1398

Calculando h m - :

h m - = S h L - D A B L = 1398 ⋅ 0,26 × 10 - 4 0,5 = 0,0727   m / s

Agora, possuímos os dados para obtermos o que queremos!

Passo 3

Calculando a taxa de evaporação:

n A ' = h m - ⋅ L ⋅ ρ A , s a t T s = n A ' = h m - ⋅ L ⋅ 1 V g

n A ' = 0,0727 ⋅ 0,5 ⋅ 1 39,13

n A ' = 9,29 × 10 - 4   k g / m ⋅ s

Por fim, calculando a perda de calor:

q ' = n A ' h f g

q ' = 9,29 × 10 - 4 ⋅ ( 2438 × 10 3 )

q ' = 2265   W / m

E aí, o que achou?

Te espero na próxima questão!

Resposta

n A ' = 9,29 × 10 - 4   k g / m ⋅ s

q ' = 2265   W / m

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