Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 18
Um fio elétrico longo com 1 mm de diâmetro, submerso em água à pressão atmosférica, dissipa 4.100 W/m de calor, e a temperatura da superfície atinge 128°C. Considerando que a constante experimental que depende do fluido é 1, determine o coeficiente de transferência de calor em regime de ebulição nucleada e o valor da constante experimental .
Passo 1
O fio tem diâmetro 0,001 m e dissipa uma taxa de energia de . As temperaturas são 128°C na superfície e na água é de 100°C, já que estamos evaporando em pressão atmosférica. Sabendo que a constante 1, temos de obter a outra constante de transferência de calor em ebulição nucleada, o . O que vamos fazer é: obter as propriedades da água a 100°C e, então esquematizar a equação de fluxo de calor para isolar a constante . Tudo bem? Vamos lá!!!
Passo 2
Vamos começar esquematizando as propriedades da água líquida a 100°C e do vapor na temperatura de filme.
Para água a 100°C:
Para o vapor, a temperatura de filme é:
Nesta temperatura as propriedades do vapor são:
Com esses dados podemos partir para a equação de taxa de calor por ebulição nucleada.
Passo 3
Já temos quase todos os dados, vamos aos que faltam:
é a tensão superficial entre as fases líquido e vapor. Para água a 100°C 0,0589 N/m;
e 1, como fornecido pelo enunciado. Vamos agora obter . Substituindo os valores na equação:
Resposta
Para a interação entre o material da superfície de aquecimento e água a constante é .