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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 19

Estime a potência ( W / m 2 ) necessária para manter uma placa de latão a Δ T e =   15 ° C em contato com água saturada fervendo a 1   a t m . Qual é a potência necessária se a água estiver pressurizada a 10   a t m ? A que fração do fluxo térmico crítico a placa está operando?

Passo 1

Fala aiiiii, aqui nós temos água saturada fervendo em uma placa de latão mantida em Δ T e =   15 ° C . Com isso, queremos encontrar a potência necessária para pressões de 1   e 10   a t m e a fração do fluxo de calor crítico em que a placa está operando.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos que Δ T e =   15 ° C para ambos os níveis de pressão. Com Δ T e =   15 ° C ,   esperamos que a piscina nucleada ferva. E a correlação de Rohsenow com C s ,   f   =   0,006   e n   =   1,0 para a combinação água-latão fornece:

q s ' ' = μ l h f g g ρ l - ρ v σ 1 2 c p , l Δ T e C s , f h f g P r l   n 3

Para 1   a t m :

q s ' ' = 279 × 10 - 6 N . s m 2 × 2257 × 10 3 J k g 9,8 m s 2 957,9 - 0,596 k g m 3 58,9 × 10 - 3 N m 1 2 4217 J k g . K × 15   K 0,0 06 × 2257 × 10 3 J k g 1,76 1 3            

q s ' ' = 4,70   M W / m 2

Para 1 0   a t m :            

q s ' ' = 23,8   M W / m 2

Passo 3

Encontramos no Exemplo 10.1 do livro que:

q m a x ' ' ( 1   a t m ) = 1,26   M W / m 2

Para encontrar o fluxo crítico de calor em 10   a t m , vamos usar a correlação da Eq. 10,6 com C   =   0,149 ,

q m a x ' ' = 0,149   h f g ρ v σ g ρ l - ρ v ρ v 2 1 4

q m a x ' ' ( 10   a t m ) = 0,149 ×   2012 × 10 3 J k g × 5,155 k g m 3 42,2 × 10 - 3 N m × 9,8 m s 2 886,7 - 5,16 k g m 3 5,155 k g m 3 2 1 4

q m a x ' ' = 2,97 M W m 2

Passo 4

Para ambas as condições, a correlação de Rohsenow prevê um fluxo de calor que excede o fluxo máximo de calor,   q m a x ' ' .

Então, concluímos que a condição de ebulição com Δ T e =   15 ° C para a combinação água-latão está além do ponto de inflexão, onde o fluxo de calor em ebulição não é mais proporcional a Δ T e 3 .

q s ' ' ≈ q m a x ' ' 1   a t m ≤ 1,26   M W / m 2

q s ' ' ≈ q m a x ' ' 1 0   a t m ≤ 2,97   M W / m 2

Resposta

q s ' ' ≈ q m a x ' ' 1   a t m ≤ 1,26   M W / m 2

q s ' ' ≈ q m a x ' ' 10   a t m ≤ 2,97   M W / m 2

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