Enunciado

Repita o Prob 10-55 para um tubo horizontal.

Passo 1

A gente sabe que o calor trocado pode ser escrito como sendo:

q = h A T s a t - T s

Vamos agora abrir a área de troca térmica e isolar L!!

q = h π D L T s a t - T s → L = q h π D T s a t - T s

MASSSS como o enunciado diz que o vapor saturado está sendo condensado, pra esse sistema teremos q = m ˙   h f g '

Por fim, pra gente conseguir encontrar o valor de L é resolver a seguinte equação:

L = m ˙   h f g ' h π D T s a t - T s  

Passo 2

Vamos pegar as propriedades de vapor na temperatura de saturação e da fase líquida em Tf, ok?

ρ l = 998   k g / m ³

h f g = 2371   x   10 3     J / k g

C P l = 4181   J / k g ° C

K l = 0,644

μ l = 0,55   x   10 - 3     k g / m . s

ρ v = 0,1045   k g / m

v = 0,554   x   10 - 6   m ² / s

Vamos passar a vazão para Kg/s, m ˙ = 10 k g h x 1 h 3600 s = 0,003   k g / s

Calcularemos primeiro o valor de h’fg

h f g ' = h f g + 0,68   C P l T s a t - T s = 2399   x 10 3   J / k g

Pronto, uma variável já descobrimos, vamos para h !!

Passo 3

Por isso vamos usar a correlação apropriada, pois estamos em um tubo horizontal

h h o r i z o n t a l = 0,729 g ρ l ρ l - ρ v h f g ' K l 3 μ l T s a t - T s D 1 4 → s u b s t i t u i n d o   v a l o r e s

h h o r i z o n t a l = 10135 W m 2 ° C

Passo 4

Agora que encontramos todas as variáveis da nossa equação governamental do problema, basta substituir os valores encontrados e ser feliz

L = m ˙   h f g ' h π D T s a t - T s = 0,003   x   2399   x   10 3 10135   x   π   x   0,03   x   ( 55 - 45 ) = 0,7   m

COMENTÁRIO: Essa resposta faz total sentido, uma vez que tubos horizontais são melhores para a troca térmica porque geram menores espessuras de película/filme e portanto espera-se que o h seja maior e por consequência L menor quando comparado ao tubo vertical.

Resposta

L = 0,7   m

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