(Adaptado) O condensador de uma planta de potência a vapor possui tubos de latão , cada um com diâmetros interno e externo e , respectivamente.
A condensação do vapor d’água na superfície externa dos tubos é caracterizada por um coeficiente convectivo .
Se água de resfriamento vinda de um grande lado é bombeada através dos tubos do condensador a , qual é o coeficiente global de transferência de calor baseado na área da superfície externa do tubo?
Propriedades da água podem ser aproximadas como sendo , e .
Se, após uma longa operação, a deposição causa uma resistência de na superfície interna, qual é o valor de ?
Passo 1
Se água de resfriamento vinda de um grande lado é bombeada através dos tubos do condensador a , qual é o coeficiente global de transferência de calor baseado na área da superfície externa do tubo?
Inicialmente, como não há fatores de deposição, o coeficiente global de transferência de calor será dado pela seguinte equação:
Como e , podemos reescrever a equação acima da seguinte forma:
Vamos tratar de cada termo separadamente.
Passo 2
Para o termo de convecção interna, o número de Reynolds é dado por:
Como temos um escoamento turbulento, o número de Nusselt será dado por:
Assim, o coeficiente convectivo será dado por:
Finalmente, o termo de convecção interna será:
Passo 3
Para o termo de condução, como estamos trabalhando com uma geometria cilíndrica, teremos:
Substituindo os valores:
Assim:
Passo 4
Para o termo de convecção externa, teremos:
Passo 5
Substituindo todos os valores, o coeficiente global de transferência de calor, baseado na superfície externa, será:
Passo 6
Se, após uma longa operação, a deposição causa uma resistência de na superfície interna, qual é o valor de ?
Adicionando o fator de deposição na superfície interna, teremos:
Reorganizando os termos, novamente, teremos:
Opa! Mas tem uma galera aqui que já calculamos na letra , se liga:
Logo:
Substituindo os valores, teremos:
Resposta