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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 25

Repita o Prob. 10-24 para uma panela de cobre polido

Passo 1

Vamos procurar as propriedades na temperatura de saturação (100°C)

ρ l = 958   k g / m ³

ρ v = 0,6   k g / m ³

σ = 0,06   N / m

P r l = 1,75

h f g = 2257 x 10 3   J / k g

μ l = 0,282 x 10 - 3   k g . m / s

C P l = 4217   J / k g ° C

Passo 2

Vamos assumir que o regime de ebulição seja nucleada e vamos lá no final checar se essa foi uma boa hipótese ou não, tranquilo?

Mas antes a gente vai precisar calcular qual é a vazão mássica de evaporação!!

m ˙ e v a p = m e v a p ∆ t = ρ ∆ V ∆ t = ρ A b H ∆ t

Onde H representa a altura de água que diminuiu dentro da panela com a evaporação!!!

m ˙ e v a p = 958   x   π 0,2 2 4 x 0,10 15   x   60 = 0,003344   k g / s

Note que ao multiplicar o tempo por 60 estou na verdade transformando 15 min em segundos, belê?

Passo 3

Tranquilidade então, porque agora com o valor da vazão, a gente vai poder finalmente calcular a taxa de calor cedida!

q = m ˙ e v a p   h f g = 7,547   k W

Passo 4

Vamos agora calcular Ts a partir da equação da ebulição nucleada, ou seja...

q n u c l e a d a ' ' = μ l h f g g ρ l - ρ v σ 0,5 C P l T s - T s a t C s f h f g P r l n 3

Notou que a equação está relacionando FLUXO e não TAXA, ou seja, precisamos passar nossa taxa calculada no passo 2 para fluxo, e, para isso basta dividir pela área de troca térmica

q n u c l e a d a ' ' = q A = q π D 2 4 = 7,547 x 10 3 π 0,2 2 4 = 240200   W / m ²

Agora fica super tranquilo, porque temos todas as varíaveis e podemos então encontrar o valor de Ts e podemos lembrar (na verdade ler numa tabela rsrsr que para essas condições Csf =0,013 e n =1

240200 = ( 0,282 x 10 - 3 ) ( 2257 x 10 3 ) 9,8 958 - 0,6 0,06 0,5 4217 T s - 100 0,013 2257 x 10 3 1,75 3

T s = 112 ° C

VALIDANDO NOSSA HIPÓTESE DE EBULIÇÃO NUCLEADA:

∆ T = T s - T s a t = 112 - 100 = 12 ° C → E b u l i ç ã o   n u c l e a d a   c o n f i r a d a ‼

Resposta

Ts = 112°C

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