Considere a esterilização do produto farmacêutico do Problema . Para evitar qualquer possibilidade de aquecimento do produto até uma temperatura inaceitavelmente alta, vapor de água a pressão atmosférica é condensado no exterior do tubo no lugar do aquecedor por resistência, fornecendo uma temperatura na superfície uniforme, .

(a) Para as condições do Problema , determine o comprimento de tubo reto, , que seria necessário para aumentar a temperatura média do produto farmacêutico de para ?

(b) Analise a substituição do tubo reto por uma serpentina caracterizada por um diâmetro de serpentina e um passo de . Determine a altura total da serpentina, (isto é, o produto do passo pelo número de voltas), necessária para elevar a temperatura média do fármaco até o valor desejado.

(c) Calcule a queda de pressão no tubo reto e na serpentina.

(d) Calcule a taxa de condensação do vapor.

(a)

Vamos lá, usando a tabela para a vapor d’água, com temperatura de , e os dados apresentados no problema :

Seguindo o raciocínio da questão sabemos que o escoamento é laminar pras duas situações, com , assim a relação de Hausen, temos:

Organizando e substituindo:

Usando o perímetro podemos rescrever a equação , assim temos:

Combinando as equações e e substituindo pelos valores numéricos temos:

(b)

Primeiro temos que calcular o comprimento do tubo para calcularmos o número de voltas da serpentina temos:

Como da equação temos:

Assim a equação fica:

Como , .

Seguindo a mesma lógica do item da letra (a) usando a equação temos:

Assim:

Estamos quase terminando a letra (b), temos que o número de voltas da serpentina:

Por fim calculando o comprimento da serpentina

(c) Usando a consideração , temos da equação e para calcularmos a queda de pressão.

Para a serpentina temos da equação 8.75b.

(d)

A taxa de condensação é dada por:

Da tabela do vapor d’água temos .

Isso é tudo pessoal! \o/