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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 49

Uma placa vertical com 500   m m de altura e 200   m m de largura deve ser usada para condensar vapor de água saturado a 1   a t m .

(a) A que temperatura superficial a placa deve ser mantida para atingir uma taxa de condensação de m ˙ =   25   k g / h   ?

(b) Calcule e represente graficamente a temperatura superficial como uma

função da taxa de condensação para 15   ≤ m ˙ ≤   50   k g / h .

(c) No mesmo gráfico e para o mesmo intervalo de, represente a temperatura superficial em função da taxa de condensação para o caso de uma placa com 200   m m de altura por 500   m m de largura.

Passo 1

Vamos lá! Nosso problema temperatura superficial T s para manter a taxa de condensação desejada, mas antes não vamos esquecer do nosso velho esboço pra facilitar nosso problema.

Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)

I - E f e i t o s   c a u s a d o s   p o r   n ã o   c o n d e n s á v e i s   d e s p r e z i v e l

I I - C o m p o r t a m e n t o   d e   c o n d e n s a ç ã o   e m   f i l m e

Passo 2

(a)

Vamos lá! Iremos usar os dados da tabela A - 6 para água liquida saturada e água vapor saturado a 1   b a r , temos a taxa de condensação é 25 k g h = 25 3600 ⋅ k g / s , logo m ˙ = 6,95   k g / s , com isso podemos calcular o número de Reynolds para da equação 10.36 :

R e δ = 4 m ˙ μ l b = 429

Como o número de Reynolds é relativamente pequeno, temos um escoamento laminar, assim da equação 10.39 temos:

h - l = k l v l 2 g 1 3 ⋅ R e δ 1,08 R e δ 1,22 - 5,2

h - l = 7320   W m 2 ⋅ K

Assim temos da equação 10.34 resolvendo com T s a t - T s apresentado na equação 10.27 , assim temos:

T s a t - T S = m ˙ h f g h l A - 0,68 m ˙ c p ,   l

T s = 78   ° C

Passo 3

(b)

Repetindo as etapas do passo anterior para a 15 ≤ m ˙ ≤ 50   ( k g / h ) , (Recomendo o uso de alguma linguagem de programação para esse passo, temos o scilab ou matlab), só inserirmos as equações e fazermos um laço de repetição para o valor de m ˙ .

Assim nosso gráfico fica:

Passo 4

(c)

Usando o mesmo gráfico do passo 3 e adicionando a temperatura superficial para uma placa de 200   m m de largura por 500   m m nosso gráfico vai ficar assim:

Isso é tudo pessoal! \o/

Resposta

(a) T s = 78   ° C

(b, c) gráficos vide passo a passo

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