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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 99

Em um processo de tratamento térmico, rolamentos de esferas em aço de 20 mm de diâmetro são aquecidos a uma temperatura uniforme de 700°C. Os rolamentos de esfera são, então, removidos e submersos imediatamente em um banho de água à pressão atmosférica. Considerando que os rolamentos de esferas de aço tem emissividade de 0,75, determine o coeficiente de transferência de calor quando foram incialmente submersos em banho de água.

Passo 1

Vamos pegar as propriedades da fase gasosa na temperatura de saturação e a da fase líquida na temperatura de filme!

h f g = 2257 x 10 3 J / k g

ρ v = 0,3262   k g / m ³

ρ l = 958   k g / m ³

μ v = 2,446 x 10 - 5   k g / m . s

C P v = 2066   J / k g ° C

K v = 0,05467   W / m . ° C

E vamos dar uma olhadinha qual é o tipo de ebulição que está acontecendo, ∆ T = T s - T s a t = 600 ° C , dessa forma a gente sabe que com certeza estamos numa ebulição em filme!

Passo 2

Calculamos agora quanto de calor é trocado!!!

q f i l m e ' ' = 0,67 g k v 3 ρ v ρ l - ρ v h f g + 0,4 C P v T s - T s a t μ v D T s - T s a t 1 4 T s - T s a t = 1,052 x 10 5 W m 2

E agora a gente vai usar a lei de resfriamento de Newton para calcularmos o coeficiente de troca de calor

q f i l m e ' ' = h T s - T s a t → q f i l m e ' ' T s - T s a t = h

h = 1052 x 10 5 700 - 100 = 175   W / m ² ° C

Passo 3

Como ele pede pra gente calcular o coeficiente de calor total cedido, precisamos lembrar que temos a radiação aí no meio desse rolo!

q r a d ' ' = ε σ T s 4 - T v i z 4 → h r a d = ε σ T s 4 - T v i z 4 T s - T s a t = 62,15   W / m ² ° C

Passo 4

Agora só somarmos os coeficiente de troca térmica:

h t o t a l = 175 + 62,15 = 237,12   W / m ² ° C

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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