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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 82

Vapor saturado de amônia a uma pressão de 1003 kPa é condensado e escoa através de um tubo de 25 mm. O comprimento do tubo é 0,5 m, e a temperatura da parede é mantida uniforme a 5°C. Considerando que o vapor deixa o tubo a uma vazão de 0,002 kg/s, determine a taxa de fluxo de vapor na entrada.

Passo 1

As propriedades da amônia na temperatura de saturação, ou seja, Tsat = 25°C nos dá h f g = 1166   k J / k g e ρ v = 7,809   k g / m ³ e μ v = 1,037 x 10 - 5   k g / m . s

Por sua vez, as propriedades da amônia líquida será tomada na temperatura de filme equivalente a 15°C, nos dando...

ρ l = 617,5   k g / m ³

C P l = 4709   J / k g . ° C

μ l = 1,606 x 10 - 4   k g / m . s

K l = 0,5042   W / m . K

Passo 2

Vamos calcular h’’fg com a seguinte equação:

h f g ' = h f g + 3 8 C P l T s a t - T s = 1166 x 10 3 + 3 8 4709 25 - 5 = 1201 x 10 3 J / k g

Passo 3

Agora a gente vai calcular o coeficiente de transferência de calor do lado de dentro do tubo com a seguinte relação:

h = 0,555 g ρ l ρ l - ρ v K v 3 h f g ' ' μ l T s a t - T s D 1 4

h = 0,55 9,81 617,5 617,5 - 7,809 0,5042 3 1201 x 10 3 1,606 x 10 - 4 25 - 5 0,025 1 4 = 5091 W m 2 ° C

Passo 4

Com esse valor de coeficiente convectivo podemos calcular quanto será condensado e com isso fazer um balanço de massa pra calcularmos quanto de vapor entra no tubo, se liga!!!

m ˙ c o n d e n s a ç ã o h f g ' = q → q h f g ' = m ˙ c o n d e n s a ç ã o = π D L h T s a t - T h f g '

m ˙ c o n d e n s a ç ã o = π 0,025 0,5 5091 25 - 5 1201 x 10 3 = 0,0033   k g / s

Passo 5

Pelo balanço de massa a gente sabe que:

m ˙ e n t r a , v = m ˙ v , s a i + m ˙ c o n d e n s a ç ã o = 0,002 + 0,0033 = 0,0053   k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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