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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 5

5 - Uma corrente elétrica passa por um longo fio com 1   m m de diâmetro. Há dissipação de 3150   W / m e a temperatura superficial do fio atinge 126   ℃ , quando ele está submerso em água a 1   a t m . Qual é o coeficiente de transferência de calor da ebulição? Estime o valor do coeficiente de correlação C s , f .

Passo 1

Temos que a equação para a taxa de calor em um processo de ebulição é dada como:

q s = h A T s - T s a t … ( 1 )

Onde A = π D .

q s = h ( π D ) ( T s - T s a t )

Para água saturada temos que T s a t = 100   ℃ = 373   K e T s = 126 ℃ = 399   K .

Logo:

3150 W m = h π × 0,001   m × 399 - 373 K

h = 38564,46   W / m 2 ⋅ K

Portanto, o coeficiente de transferência de calor da ebulição é  h = 38564,46   W / m 2 ⋅ K .

Passo 2

b) Para a ebulição nucleada, usando a correlação de Rohsenow, temos que a equação é dada por:

c f , s = μ l h f g q s 1 3 g ρ l - ρ v p σ 1 6 c p ∆ T e h f g P r … .   ( 2 )

Qual a temperatura de ebulição da água?

100   ℃ não é mesmo? Portanto, iremos usar essa temperatura para obter alguns valores tabelados.

Obtenha as propriedades da água saturada a 1   a t m , na tabela A-6 com a temperatura de 100   ℃ .

ρ l = 1 v f = 957,9   k g / m 3

ρ f = 1 v g = 0,5955   k g / m 3

c p = 4217   J / k g ⋅ K

μ l = 279 × 10 - 6   N ⋅ s / m 2

P r = 1,76

h f g = 2257   k J / k g

σ = 58,9 × 10 - 3   N / m

Passo 3

Agora vamos junto comigo, substituir os valores dos parâmetros correspondentes na equação ( 2 ) , como n = 1 .

C s , f = 279 × 10 - 6 × 2257 × 10 3 1,00 × 10 6 1 3 9,8 957,9 - 0,5955 58,9 × 10 - 3 1 6 4217 × 26 2257 × 10 3 × 1,76    

C s , f = 0,017

Portanto, o coeficiente de correlação é  C s , f = 0,017 .

Resposta

  1. h = 38564,46   W / m 2 ⋅ K
  2. C s , f = 0,017
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