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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 83

Vapor de amônia saturado a 25°C condensa na parte exterior de um tubo vertical de 2 m de comprimento e 3,2 cm de diâmetro externo mantido a 15°C. Determine (a) o coeficiente médio de transferência de calor, (b) a taxa de transferência de calor e (c) a taxa de condensação da amônia.

Passo 1

As propriedades da amônia na temperatura de saturação é h f g = 1166 x 10 3   J / k g e ρ v = 7,809   k g / m ³

Por sua vez as propriedades da fase líquida serão tomadas na temperatura de filme, ou sej,a 20°C

ρ l = 610,2   k g / m ³

C P l = 4745   J / k g . ° C

μ l = 1,519 x 10 - 4   k g / m . s

K l = 0,4927   W / m . K

v l = μ l ρ l = 0,2489 x 10 - 6 m ² / s

P r l = 1,463

Vamos te antemão já calcular nosso h’fg

h f g ' = h f g + 0,68 C P l T s a t - T s = 1166 x 10 3 + 0,68 4745 25 - 15 = 1198 x 10 3   J / k g

Passo 2

(a) Vamos assumir que seja regime turbulento e calcularemos o número de Reynold usando a seguinte formulação:

R e v e r t i c a l , t u r b = 0,0690 L K l P r 0,5   T s a t - T s μ l h f g ' g v l 2 1 3 - 151 P r 0,5 + 253 4 3

Ao substituir os valores das variáveis a gente vai encontrar R e v e r t i c a l ,   t u r b = 2142 que é mairo que 1800, indicando que para um regime de condensação é escoamento turbulento (nossa hipótese foi boa :D)

Passo 3

Agora a gente vai catar o coeficiente convectivo pela correlação de tubo vertical em regime turbulento

h v e r t i c a l ,   t u r b = R e K l 8750 + 58 P r - 0,5 R e 0,75 - 253 g v l 2 1 3

h v e r t , t u r b = 2142 0,4927 8750 + 58 1,463 - 0,5 2142 0,75 - 253 9,81 0,2489 x 10 - 6 2 1 3 = 4873 W m 2 ° C

Passo 4

(b) Calculando a taxa de transferência de calor!!

q = π D L h T s a t - T s = π 0,032 2 4873 25 - 15 = 9800   W

Passo 5

(c) Pra gente encontrar quanto é condensado, basta usar a equação clássica q = m ˙ h f g '

m ˙ = q h f g ' = 9800 1198 x 10 3 = 8,180 x 10 - 3 k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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