Um novo equipamento de reciclagem por infravermelho foi proposto para reciclar os milhões de quilos de plásticos descartados pelo desmonte e prensagem de veículos automotivos após sua “aposentadoria”. Para atacar o problema de classificar plásticos misturados em componentes como polipropilenos e policarbonatos, uma corrente lavada de plásticos misturados é direcionada para um sistema de aquecimento por infravermelho, no qual ela é seca e posteriormente aquecida a uma temperatura na qual um dos componentes começa a amolecer, enquanto os outros permanecem rígidos. A corrente misturada é então passada através de rolos de aço, aos quais o plástico amolecido se adere, sendo então removido da corrente. O aquecimento da corrente é então continuado para facilitar a remoção de um segundo componente e o processo de aquecimento/remoção é repetido até que todos os componentes sejam separados.

Considere o estágio inicial da secagem em um sistema composto por um aquecedor cilíndrico alinhado coaxialmente com um tambor rotativo de diâmetro Dt = 1 m. Logo após entrar no tambor, os pellets de plástico úmidos podem ser considerados cobrindo toda a seção semicilíndrica inferior e permanecendo a uma temperatura de Tp = 325 K durante o

processo de secagem. A área da superfície dos pellets pode ser suposta igual à do semicilindro e sua emissividade é de εp = 0,95.

1. Se o escoamento do ar seco através do tambor mantém um coeficiente de transferência de massa convectiva de 0,024 m/s na superfície dos pellets, qual é a taxa de evaporação por unidade de comprimento do tambor?
2. Desprezando a transferência de calor por convecção, determine a temperatura Ta que tem que ser mantida por um aquecedor com diâmetro Da = 0,10 m e emissividade εa = 0,8 para sustentar a taxa de evaporação anterior. Qual é o valor correspondente da temperatura Tt da superfície superior do tambor? A superfície externa do tambor é isolada termicamente e a razão comprimento/diâmetro do tambor é grande. Podendo ser aplicado às superfícies do topo (d) ou da base (p) do tambor, o fator de forma de um semicilindro infinitamente longo para si próprio, na presença de um cilindro coaxial concêntrico (diâmetro Dh), pode ser calculado por

Na letra (b) nós queremos achar o valor correspondente da temperatura da superfície superior do tambor, não é?

Se não temos convecção, somente a radiação está fornecendo calor suficiente para evaporar a água:

O calor por radiação nestes casos é dado por:

Então:

Já sabemos que:

E lá na Tabela A – 6 para uma temperatura próxima a 325 K:

As áreas nós também podemos calcular:

Com relação aos fatores de forma nós podemos inferir que:

Mas ainda temos que achar alguns fatores de forma, não é?

Por reciprocidade nós temos:

O problema nos disse como calcular o fator placa – placa:

Substituindo:

Usando o somatório para a superfície p:

E agora nós substituímos:

Resolvendo:

Mas nós ainda precisamos achar !!

Para achar esta temperatura nós vamos usar o fluxo de calor da vizinhança para o aquecedor:

E substituindo nós podemos achar a radiosidade:

E o que nós fazemos com isso?

Se fizermos o balanço energético para a vizinhança:

Lembrando que:

Então:

Substituindo:

Ufaaa !! Acabamos !!