Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 132
Um forno é constituído por duas grandes placas paralelas que estão separadas entre si por uma distância de 0,75 m. Uma mistura gasosa composta por O2, N2, CO2 e vapor de água, com frações molares de 0,20; 0,50; 0,15 e 0,15, respectivamente, escoa entre as placas a uma pressão total de 2 atm e a uma temperatura de 1300 K. Se as placas podem ser aproximadas por corpos negros e são mantidas a 500 K, qual é o fluxo térmico radiante líquido para as placas?
Passo 1
É isso ai galerinhaaa !! Vamos continuando?
Bom, a questão nos pediu apenas o fluxo térmico radiante líquido para as placas, ok?
Bom galerinha, a superfície está absorvendo irradiação emitida pelo gás e emitindo energia que será absorvida pelo gás , certo?
Se nós fizermos um balanço de energia:
A irradiação pode ser reescrita como:
Então:
Shoooow !!
Agora vamos ver o que já temos?
Então nós só precisamos achar e !!
Passo 2
Como o e o não irradiam nós não precisamos analisar apenas para o e vapor de água!
Para achar a emissividade do vamos dar uma olhada nesta figura aqui:
E para o vapor de água esta:
Para panos paralelos:
Mas o gráfico nos pediu em transformando:
Interceptando no gráfico, quando
Bom galera, o difícil aqui é que estes gráficos são para 1 atm, e nós temos 2 atm !
Quando isso acontece nós fazemos a seguinte relação:
Então nós precisamos destes dois coeficientes !!
Para isso usamos os gráficos abaixo, o primeiro para a água e o segundo para o dióxido, obtido quando :
Se:
Então:
E agora sim:
Mas o que nós queremos aqui é !!
E para isso nós vamos usar uma formulinha:
Para achar nós vamos precisar de mais um gráfico:
Calculando o que ainda não temos:
No último gráfico:
Ufaaaa !! Agora sim:
Passo 3
Para a absortividade nós temos uma fórmula para o vapor de água e para o gás!
Para o vapor de água:
No gráfico apresentado no Passo 2 para o vapor de água:
Vamos substituindo:
No gráfico apresentado no Passo 2 para o dióxido de carbono:
Mas o que nós queremos aqui é !!
E para isso nós vamos usar uma formulinha:
Podemos calcular usando novamente a figura do Passo 2:
Usando os valores que já calculamos:
Como a temperatura é próxima de 125°C na superfície:
Então:
Eita lasqueira !!! Esta é grande ein !! Mas agora nós vamos substituir no calor e prontinhoo:
Shoooow !! Chegamos ao fim de mais umaa !!