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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 65

Vapor saturado de refrigerante 134a a 30°C deve ser condensando em um tubo horizontal de 5 m de comprimento e 0,6 cm de diâmetro mantido a uma temperatura de 20°C. Considerando que o refrigerante entra no tubo a uma taxa de 2,5 kg/min, determine a fração de refrigerante condensado no final do tubo.

Passo 1

(a) Temos uma fileira de tubos horizontais e precisamos calcular a transferência nesses tubos, então usaremos a ideia de calcularmos o h associado a condensação em um tubo horizontal.

Na temperatura de saturação (T=30°) temos as propriedades do vapor,

h f g = 173   x   10 3   e ρ v = 37,53   k g / m ³

Por sua vez, para a fase líquida, tomaremos as propriedades na temperatura de filme, que é T f = T s a t + T s 2 = 30 + 20 2 = 25 ° C

ρ l = 1207   k g / m ³

C P l = 1427   J / k g ° C

K l = 0,08325   W / m ° C

μ l = 2,012   x   10 - 4   k g / m . s

v l = μ l ρ l = 0,167 x 10 - 6   m ² / s

A relação para o coeficiente de transferência para condensação dentro de um tubo horizontal é:

h = 0,555   g ρ l ρ l - ρ v K l 3 μ l T s a t - T s h f g + 3 8 C P l T s a t - T s 1 4

Ao substituir as varíavies pelos seus respectivos valores, vamos obter o seguinte resultado:

h = 509,2 W m 2 ° C

Passo 2

Portanto,

q = h A T s a t - T s = h π D L T s a t - T s

q = 509,2 π   x   0,006 x   5 x   30 - 20 = 480   W

Passo 3

Agora é usarmos o clássico e maroto q = m ˙   h ' f g → m ˙ = q h f g '

Então vamos precisar calcular h f g ' = h f g + 3 8 C P l T s a t - T s = 173 x 10 3 + 3 8 1427 30 - 20

h f g ' = 178,5 x 10 3   J / k g

m ˙ c o n d = 480 178,5 x 10 3 = 0,002689 k g s = 0,1613   k g / m i n

Passo 4

Ou seja, para sabermos o quanto foi condensado em relação ao que entrou no tubo, basta a gente ver a razão entre a taxa de condensação e taxa de entrada de fluido, se liga!

F r a ç ã o   c o n d e n s a d a = m ˙ c o n d m ˙ t o t a l = 0,1613 2,5 = 0,0645 → 6,45 %

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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