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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 46

Vapor de água saturado a 1   a t m condensa sobre a superfície externa de um tubo vertical com 100   m m de diâmetro e 1   m de comprimento, com uma temperatura superficial uniforme de 94 ° C . Estime a taxa de condensação total e a taxa de transferência de calor para o tubo.

Passo 1

Vamos lá! Nosso problema o pede a taxa de transferência de calor para o tubo e a taxa de condensação, mas antes não vamos esquecer do nosso velho esboço pra facilitar nosso problema.

Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)

I - E f e i t o s   c a u s a d o s   p o r   n ã o   c o n d e n s á v e i s   d e s p r e z i v e l

I I - C o m p o r t a m e n t o   d e   c o n d e n s a ç ã o   e m   f i l m e

I I I - D / 2 ≫ δ ,   l o g o   o   c i l i n d r o   t e m   c o m p o r t a m e n t o   d e   p l a c a

Passo 2

Vamos lá! Iremos usar os dados da tabela A - 6 para água liquida saturada e água vapor saturado, temos que a transferência de calor e taxa de condensação são dadas por:

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

Sendo h f g ' = h f g 1 + 0,68   J a , onde J a = c p , l T s a t - T s / h f g :

J a = 4214 ⋅ 100 - 94 2257 ⋅ 10 3 = 0,0112

Assim, h f g ' = 2274   k J / k g , agora para encontrarmos h - L temos da equação 10.42 :

P = k l L T s a t - T s u l h f g ' v l 2 g 1 3 = 0,679 W m ⋅ K ⋅ 1   m ⋅ 100 - 94 ° C 289 ⋅ 10 - 6   N ⋅ s m 2 ⋅ 2275 ⋅ 10 3 J k g ⋅ 3,01 ⋅ 10 - 7   m s 2 9,8   m s 2 1 3

P = 295

Como 15,8 < P < 2530 , temos da equação 10.44 :

h - L = k l v l 2 g 1 3 ⋅ 1 P 0,86 P + 0,89 0,82

h - L = 8500 W m 2 ⋅ K

Agora pra matar essa vamos lá, só substituir os valores encontrados nas primeiras equações que apresentamos no inicio do problema, assim temos:

q = h - L π D L T s a t - T S = 8500   W m 2 ⋅ K ⋅ π ⋅ 0,1   m ⋅ 1   m ⋅ 100 - 94 ° C  

q = 16,0   k W

m ˙ = q h f g ' = 16 ⋅ 10 3   W 2274 ⋅ 10 3   J k g  

m ˙ = 7,1 ⋅ 10 - 3   k g s

Isso é tudo pessoal! \o/

Resposta

q = 16,0   k W

m ˙ = 7,1 ⋅ 10 - 3   k g s

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