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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 20

Repita o Prob. 8–19 para condensação de vapor a uma taxa de 0,60 kg/s.

Dados: ρ = 998,7 k g m 3 ; c p = 4183,8 J k g ∙ ℃ ; h f g = 4183,8 J k g ∙ ℃

Passo 1

Primeiramente precisamos calcular a vazão mássica da água, que pode ser encontrada a partir:

m ˙ = ρ A c V m é d i a = ρ π D 2 4 V m é d i a = 998,7 k g m 3 π 0,012   m 2 4 4 m s = 0,4518   k g / s

Passo 2

Note que do enunciado temos a temperatura na entrada e na saída do tubo, logo podemos calcular a taxa de transferência de calor para um único tubo, utilizando a expressão abaixo:

Q ˙ = m ˙ c p T s a í d a - T e n t r a d a = 0,4518 k g s 4183,8 J k g ∙ ℃ 24 - 10 ℃ = 26,460   W

Passo 3

O coeficiente médio de transferência de calor, pode ser encontrada a partir da equação geral:

Q ˙ = h A s ∆ T l m

h = Q ˙ A s ∆ T l m

A s = π D L = π 0,012   m 5   m = 0,1885   m 2

Onde a área superficial e a diferença de temperatura logarítmica são expressas respectivamente, como sendo:

∆ T l m = T s a í d a - T e n t r a d a ln ⁡ T s - T s a í d a T s - T e n t r a d a = 24 - 10 ln ⁡ 30 - 24 30 - 10 = 11,63 ° C

Logo teremos:

h = 26,460   W 0,1885   m 2 11,63 ℃ 1   k W 1000   W = 12,1 k W m 2 ∙ ℃

Passo 4

A partir da taxa total de calor transferido, podemos encontrar o número de tubos:

Q ˙ t o t a l = m ˙ c o n d h f g = 0,60   k g s 2431   k J k g = 1458,6   k W

O número de tubos será...

N t u b o s = Q ˙ t o t a l Q ˙ = 1458,600   W 26,460   W = 55,1

Resposta

Logo arredondando o número de tubos, o número total será de 56.

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