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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 73

Considere o escoamento bifásico de um gás líquido sem ebulição em um tubo de 102 mm de diâmetro no qual a velocidade superficial do gás é 1/3 do líquido. Considerando que as densidades do gás e do líquido são 8,5 kg/m³ e 855 kg/m³, respectivamente, determine a qualidade do fluxo e as taxas do fluxo de massa do gás e do líquido quando a velocidade do gás superficial é 0,8 m/s.

Passo 1

O enunciado está pedindo pra gente a qualidade do fluxo, certo? Então o primeiro passo é a gente lembrar como calcular essa qualidade, se liga!

x = m ˙ g m ˙ l + m ˙ g

Passo 2

Se lembra de MecFlu? Como era pra gente calcular a vazão volumétrica de algo?

Simplesmente era o produto entre a área de escoamento e a velocidade de escoamento.

Pra gente transformar vazão volumétrica em vazão mássica é de boa!!! Só a gente multiplicar pela densidade do componente, olha só!!

m ˙ g = ρ g V g A c = ρ g V g π D 2 4

m ˙ l = ρ l V l A c = ρ l V l π D 2 4

Mas lembre que o enunciado disse que V l = 3 V g m ˙ l = ρ l V l A c = ρ l 3 V g π D 2 4

Passo 3

Vamos agora ver a qualidade!!

x = m ˙ g m ˙ l + m ˙ g = ρ g V g π D 2 4 ρ l 3 V g π D 2 4 + ρ g V g π D 2 4 = ρ g V g π D 2 4 V g π D 2 4 3 ρ l + ρ g = ρ g 3 ρ l + ρ g

x = 8,5 3 x 855 + 8,5 = 0,003

Passo 4

m ˙ g = ρ g V g A c = ρ g V g π D 2 4

m ˙ l = ρ l V l A c = ρ l V l π D 2 4

Vamos considerar a V g = 0,8   m / s como o enunciado diz pra gente calcular a taxa de cada componente, beleza?

m ˙ g = ρ g V g A c = 8,5 8 π 0,102 2 4 = 0,0556   k g / s

m ˙ l = ρ l V l A c = ρ l 3 V g π D 2 4 = 855 3 0,8 π 0,102 2 4 = 16,8   k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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