Enunciado

Vapor de amônia saturado a 30°C escoa sobre 30 placas planas verticais, cada um com 10 cm de altura e 25 cm de altura. A temperatura média da superfície das placas é 10°C. Estime o coeficiente médio de transferência de calor e a taxa de condensação da amônia.

Passo 1

Vamos começar tomando as propriedades da amônia na temperatura de saturação, ok? Lembrando que como estamos a 1 atm e se tratando de vapor, essa Tsat e as propriedades da fase líquida serão tomadas em Tf = (Tsat + Ts)/2 = (30+10)/2 = 20°C

ρ l = 610,2   k g / m ³

μ l = 1,519   x   10 - 4   k g / m . s

v l = μ l ρ l = 2,489   x   10 - 7 m ² / s

C P l = 4745   J / k g ° C

K l = 0,4927   W / m ° C

h f g = 1144   x   10 3   J / k g

ρ v = 9,05   k g / m ³

Passo 2

Agora a gente precisa calcular o valor de Reynold associado a placa plana, onde L está associado ao eixo que há o escoamento do condensado, ou seja, a altura da placa.

R e = 4,81 + 3,70   L K l T s a t - T s μ l h f g ' g v 2 1 3 0,820

Note, que precisamos encontrar h’fg

h f g ' = h f g + 0,68 C P l T s a t - T s = 1144   x   10 3 + 0,68   x   4745 30 - 10

h f g ' = 1209   x   10 3   J / k g

Substituindo os valores no Reynold, vamos obter o valor de:

R e = 4,81 + 3,70   x ( 0,1 ) x 0,4927   x     30 - 1 0 1,519   x   10 - 4   x   1209   x   10 3 9,81 2,489 x 10 - 7 1 3 0,820 = 307

Como estamos num valor entre 30 e 1800, nos encontramos num regime laminar, e com isso vamos usar então a correlação apropriada para placa plana para encontrarmos o coeficiente de transferência de calor, se liga!

h = R e K l 1,08   R e 1,22 - 5,2 g v l 2 1 3 = 307   x   0,4927 1,08   x   307 1.22 - 5,2   x   9,81 2,489 x 10 - 7 = 7032   W / m ² ° C  

Passo 3

Por fim, a gente pega tudo isso que encontramos e calculamos a taxa!!

q = h N A T s a t - T s = h L x w T s a t - T s = 7032 x 30 x 0,25   x   0,1 x   30 - 1 0

q = 105480   W

Passo 4

(b) Agora partiu calcular a taxa de condensação?!!

q = m ˙   h f g ' →   m ˙ = q h f g ' = 105480 1209   x   10 3 = 0,087   k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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