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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 59

Vapor de amônia saturado a 10°C condensa no lado externo de um tubo horizontal de 4 cm de diâmetro externo e 15 m de comprimento cuja superfície externa é mantida a -10°C. Determine (a) a taxa de transferência de calor da amônia e (b) a taxa de condensação da amônia.

Passo 1

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

ρ l = 638,6   k g / m ³

h f g = 1226   x   10 3     J / k g

C P l = 4617   J / k g ° C

K l = 0,54   W / m   . ° C

μ l = 1,896   x   10 - 4     k g / m . s

ρ v = 4,870   k g / m

v l = 0,3   x   10 - 6   m ² / 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

h f g ' = 1226   x   10 3 + 0,68   x   4617   x   10 - - 10 = 1288   x 10 3   J / k g

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

Passo 2

Agora vamos encontrar o valor de h que usaremos posteriormente para encontrarmos a taxa de troca térmica!

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 = 7390 W m 2 ° C

Passo 3

Por fim,

q = h A T s a t - T s = h π D L T s a t - T s = 7390   x   π   x   0,04   x   15   x   10 - - 10 = 278600 W

Passo 4

(b) A taxa de condensação será dada por:

q = m ˙   h f g ' →   m ˙ = q h f g ' = 278600 1288   x   10 3 = 0,216   k g / s

Resposta

  1. q = 278600   W
  2. m ˙ = 0,216   k g / s
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