Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 94

Uma série de bandejas contendo água, cada uma com 222   m m de comprimento, experimenta um processo evaporativo de secagem. Ar seco a T ∞ = 300   K escoa sobre as bandejas com uma velocidade de 15   m / s , enquanto aquecedores radiantes mantêm a temperatura superficial a T s = 330   K .

(a) Qual é o fluxo de evaporação ( k g / s · m 2 ) a uma distância de 1 m da aresta frontal?

(b) Qual é a irradiação ( W / m 2 ) que deve ser fornecida à superfície da bandeja nesse local para manter a temperatura da água a 330   K ?

(c) Admitindo que a temperatura da água seja uniforme na bandeja nessa posição, qual é a taxa de evaporação ( k g / s · m ) nesta bandeja por unidade de largura da bandeja?

Passo 1

Bora resolver essa questão comigo?

Se ajeite, pegue um lápis, caderno e vamos lá!

Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades dos fluidos que utilizaremos nesse exercício a partir das Tabelas A.4, A.6 e A.8:

A r   ( 315   K ) :

v = 17,40 × 10 - 6   m 2 / s

k = 0,0274   W / m ⋅ K

P r = 0,705

V a p o r   d ' á g u a ( 315   K ) :

D A B = 0,26 × 10 - 4 ⋅ 315 298 3 2 = 0,28 × 10 - 4   m 2 / s

S c = v D A b = 17,40 × 10 - 6 0,28 × 10 - 4 = 0,616

V a p o r   d ' á g u a   s a t u r a d a   ( 330   K ) :

ρ A , s a t = 1 v g = 0,1134   k g / m 3

h f g = 2366   k J / k g

Bora para os cálculos!

Passo 2

Letra a)

Calculando o fluxo de evaporação:

n ˙ A , x ' ' = h m , x ρ A , s - ρ A , ∞ = h m , x ρ A , s a t T s - φ ∞ ρ A , s a t T ∞

Calculando R e x :

R e x = u ∞ x v = 15 ⋅ 1 17,40 × 10 - 6 = 8,621 × 10 5

Calculando h m , x :

S h x = h m , x D A B = 0,0296 R e x 4 5 S c 1 3

h m , x = 0,0296 R e x 4 5 S c 1 3 D A B

h m , x = 0,0296 ⋅ 8,621 × 10 5 4 5 ⋅ 0,616 1 3 ⋅ 0,28 × 10 - 4

h m , x = 3,952 × 10 - 2   m / s

Agora, calculando o fluxo de evaporação:

n ˙ A , x ' ' = h m , x ρ A , s a t T s - φ ∞ ρ A , s a t T ∞

n ˙ A , x ' ' = 3,952 × 10 - 2 ⋅ ( 0,1134 - 0 )

n ˙ A , x ' ' = 4,48 × 10 - 3   k g / m 2 ⋅ s

Passo 3

Letra b)

Calculando a irradiação:

q r a d ' ' = q c o n v ' ' + q e v a p ' ' = h x T s - T ∞ - n ˙ A , x ' ' h f g

Sendo:

N u x S h x = P r S c 1 3

Podemos relacionar N u x e S h x para obtermos:

h x = h m , x k D A B P r S c 1 3

Substituindo os dados:

h x = 3,952 × 10 - 2 ⋅ 0,0274 0,28 × 10 - 4 ⋅ 0,705 0,616 1 3

h x = 40,45   W / m 2 ⋅ K

Substituindo os dados na equação de irradiação:

q r a d ' ' = 40,45 ⋅ 330 - 300 + 4,48 × 10 - 3 ⋅ ( 2366 × 10 3 )

q r a d ' ' = 11813,2   W / m 2

Passo 4

Letra c)

Por fim, calculando a taxa de evaporação nesta bandeja por unidade de largura da bandeja:

n A ' = n A , x ' ' ⋅ ∆ L

n A ' = 4,48 × 10 - 3   ⋅ 0,222

n A ' = 9,95 × 10 - 4   k g / m ⋅ s

E assim terminamos a nossa questão!

Até a próxima!

Resposta

a )   n ˙ A , x ' ' = 4,48 × 10 - 3   k g / m 2 ⋅ s

b )   q r a d ' ' = 11813,2   W / m 2

c )   n A ' = 9,95 × 10 - 4   k g / m ⋅ s

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

131. Um canal com seção transversal triangular, que possui 25 m de comprimento e 1 m de profundidade, é usado para o armazenamento de água.A água e o ar vizinho estão ambos a uma temperatura de 25°C,
133. Ar seco, a uma pressão de 1 atm e a uma velocidade de 15 m/s, deve ser umedecido pela sua passagem em escoamento cruzado sobre um cilindro poroso com diâmetro D = 40 mm, que se encontra saturado
132. Foram conduzidos experimentos de transferência de massa com um cilindro de naftaleno, com 18,4 mm de diâmetro e 88,9 mm de comprimento, submetido a um escoamento cruzado de ar em um túnel de vent
136. Aproxime o formato do corpo humano por um cilindro vertical descoberto com 0,3 m de diâmetro e 1,75 m de comprimento, com uma temperatura superficial de 30°C.(a) Calcule a perda de calor em um ve
126. Uma corrente de ar atmosférico é usada para secar uma série de amostras biológicas sobre placas que possuem, cada uma, um comprimento de Li = 0,25 m na direção do escoamento do ar. O ar está seco