Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 51
Vapor saturado de etilenoglicol a 1 atm está exposto a uma placa vertical, com 300 mm de altura e 100 mm de largura, que se mantém a uma temperatura uniforme de 420 K. Estime a taxa de transferência de calor para a placa e a taxa de condensação do vapor. Aproxime as propriedades
do líquido pelas correspondentes à condição de saturação a 373 K (Tabela A.5).
Passo 1
Tá legal! A primeira coisa que temos que fazer é ir lá no apêndice A para buscar as propriedades de interesse do etilenoglicol, então da tabela A.5, temos as seguintes propriedades para a temperatura de saturação de vapor:
Agora, ainda da tabela A.5, precisamos pegar as propriedades na temperatura de filme, que por sua vez é dada pela média entre a temperatura de superfície e de saturação, ou seja:
Então, como o enunciado nos pediu para aproximar as propriedades do líquido pelas correspondentes à condição de saturação a 373 K, então teremos:
Passo 2
Agora sim vamos começar o exercício de verdade. Então, da equação 10.27 vista nesse capítulo para o calor latente modificado, dada por:
E, reescrevendo o número de Jakob em função da temperatura de saturação e superfície, temos:
Substituindo os valores conhecidos nessa equação, temos:
Agora vamos calcular o parâmetro adimensional P, dado pela equação 10.42, que será utilizado para calcular o coeficiente de convecção. Então, da equação 10.42, temos:
Substituindo os valores conhecidos, chegamos em:
Então, como temos o parâmetro P no intervalo de:
Então, a correlação que vamos utilizar para Nusselt, será:
Então, isolando o coeficiente de convecção dessa equação, chegamos em:
Passo 3
Agora vamos substituir os valores conhecidos na equação encontrada no passo 2, chegando no coeficiente convectivo de:
Agora então podemos calcular a transferência de calor total para a superfície através da equaçãp 10.33, onde teremos:
Substiutindo os valores conhecidos, temos:
E, por sua vez, a taxa de condensação de vapor pode ser dada pela equação 10.34, onde teremos: