Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 27
27 - Repita o Prob. 9-26 para uma panela cuja superfície externa é polida e possui uma emissividade de 0,1.
Passo 1
Para não ficarmos perdidos nesse enunciado gigante, vamos aos dados fornecidos:
Diâmetro da panela,
Comprimento do tubo de água,
A emissividade da panela é
Temperatura ambiente,
Temperatura da superfície externa da panela,
Passo 2
Vamos calcular a temperatura de filme, para obter os dados restantes, antes de prosseguirmos com os cálculos.
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .
A Condutividade térmica é:
A Viscosidade cinemática é:
O número Prandtl é:
A gravidade é:
Passo 3
O Coeficiente de expansão é:
Encontre o comprimento da característica.
Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:
Passo 4
Agora precisaremos achar o número de Grashof para ver se podemos considerar o cilindro como uma placa.
Consideraremos o valor de comparação como
Como o valor é menor que 0,25, podemos considerar o cilindro vertical como uma placa vertical.
Passo 5
Usando o número de Rayleigh, calcule (número de Nusselt):
Passo 6
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Área de superfície,
Passo 7
Escreva a equação da perda de calor devido à convecção.
Portanto, o calor perdido na panela devido à convecção é .
Passo 8
b) A perda de calor por radiação da panela é:
Passo 9
c)
A vazão mássica da água é
Entalpia de vaporização,
Perda de calor devido à evaporação da água é dada por:
Assim, conseguimos achar a relação da perda pegando as duas perdas (radiação e convecção da panela) pela perda da água.
Assim, temos que a relação entre a perda de calor da superfície lateral da panela e a da evaporação da água é de .