Enunciado

Vapor saturado de refrigerante 134-a a uma pressão de 888 kPa é condensado no escoamento em tubo de 0,25 m de comprimento e 12 mm de diâmetro. A parede do tubo é mantida a uma temperatura uniforme de 15°C. Considerando que o vapor entra no tubo a uma taxa de fluxo de 0,003 kg/s, determina e a taxa de fluxo do vapor na saída.

Passo 1

Nesse problema, a gente precisa usar balanço de massa para começar a pensar!

m ˙ v , e n t r a = m ˙ v , s a i + m ˙ c o n d

A vazão de entrada é dada pra gente, a de condensação a gente consegue calcular e portanto, encontramos quanto de fluxo de vapor saíra, se liga.

Vamos pegar as propriedades da fase gasosa na temperatura de saturação e a da fase líquida na temperatura de filme!

h f g = 168,2   x 10 3 J / k g

ρ v = 43,41   k g / m ³

ρ l = 1207   k g / m ³

μ v = 1,327   x 10 - 5   k g / m . s

K l = 0,0833   W / m . ° C

C P l = 1427   J / k g ° C

Malandramente a gente já vai calcular o calor latente modificado porque vamos usar lá na frente!!

h f g ' = h f g + 3 8 C P l T s a t - T s = 178,9 x 10 3   J / k g

Passo 2

Precisamos calcular o coeficiente de transferência de calor agora associado a este escoamento, então...

h = 0,555 g ρ l ρ l - ρ v K l 3 h f g ' μ l T s a t - T s D 1 4 = 1293   W / m ² ° C

Com posse do valor do coeficiente, podemos calcular quanto de calor está sendo transferido durante o processo de condensação e por consequência quanto está sendo condensado

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

m ˙ c o n d = π 0,012 0,25 1293 35 - 15 178,9 x 10 3 = 0,00136   k g / s

Passo 3

Aplicamos nesse instante o balanço de massa usual:

m ˙ v , e n t r a = m ˙ v , s a i + m ˙ c o n d

m ˙ v , s a i = m ˙ v , e n t r a - m ˙ c o n d = 0,003 - 0,00136 = 0,00164   k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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