Baixe Calculo da taxa de transferência de calor em processos de condensação de vapor e outras Exercícios em PDF para Mecânica, somente na Docsity!
Universidade Federal do Maranhão
Centro de ciências exatas e Tecnologia – CCET
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Fenômenos de Transporte II – 2020.
Prof. Dr. Elmo de Sena Ferreira
Klinsmann Reis Ferreira
Exemplo 10-4: Condensação de vapor sobre uma placa vertical
Dados:
A placa é isotérmica; escoamento ondulado.
As propriedades da água na temperatura de saturação a 100°C são:
h fg
=2.257 x 10³ J /kg
ρ s
=0,60 kg /m³
As propriedades da água na temperatura da película a 100°C são:
T f
=(T
sat
+T
s
)/ 2 =( 100 + 80 )/ 2 = 90 ° C
Como T f
é igual a 90 ° , olhando atabela temos que :
ρ l
(densidadelíquida)=965,3 kg /m³ ;
c pl
( calor especifico líquido )=4,206 J / kg. K
μ l
viscosidade dinamica dolíquido
=0,315 x 10
− 3
kg /m. s
k l
( condutividade térmica do líquido) =0,675W /m. K
v l
velocidade
=μ l
/ ρ l
=0,326 x 10
− 6
m
2
/ s
O calor latente de vaporização modificado é:
h fg
=h fg
+0,68 c pl
(T
sat
−T
s
¿ 2. 257 x 10³
J
kg
+0,68 x 4,
J
kg. K
( 100 − 80 ) ° C
¿ 2. 3142 x 10³ J /kg
Para um escoamento ondulado, o número de Reynolds é determinado:
ℜ=R e vert. ondulado
[
3,70 L
kl
T
sat
−T
s
μ l
. h fg
x
(
g
v
2
l
)
1
3
]
0,
[
3,70 ( 2 m) .(0,675W /m. K)( 100 − 80 ) ° C
0,315 x 10
− 3
kg/m. s x 2.2 14 x 10³ J /kg
x
(
9,81 m/s ²
(0,326 x 10
− 6
m
2
/ s) ²
)
1
3
]
0,
Como, 30 <ℜ<1.800 portanto o escoamento laminar ondulado é verificado.
Então o coeficiente de transferência de calor em condensação é determinado :
h vert , wavy
ℜ. k l
1,
x
g
v
2
l
1
3
[
1.287 x
(
W
m
. K
)
1,08 x 1.287−5,
x
m
s
2
0,326 x 10
− 6 m
2
s
2
1
3
]
¿ 5.850 W /m ². K
A área de transferência de calor da placa é igual a (3x2) m², logo a taxa de transferência de
calor durante o processo de condensação:
Q=hA
T
sat
−T
s
W
m
2
. K
x ( 6 m
2
) x ( 100 − 80 ) ° c
¿ 702.200 W ou 702 KW
A taxa com que o condensado deixa a placa na parte inferior é:
m ´ condensação
Q
h fg
W
2314 x 10
3
(
J
kg
)
x
J
s
W
¿ 0,3034 kg/s
Exemplo 10-5: Condensação de vapor sobre uma placa inclinada
Como já sabemos o valor do coeficiente de transferência de calor em condensação da placa
anterior, então:
h inclined
=h vert
(cosθ)
1 / 4
¿ 5.850 W /m ². K .(cos 30 °)
1 / 4
¿ 5.643,37 W /m ². K
A área de condensação é a mesma da questão anterior, 6m², então:
h horiz
[
g
p l
−p v
h fg
¿
. k l
3
μ
T
sat
−T
s
D
]
1
4
W /m². K
h horiz
¿ 9.294 W /m². K
A área no tubo é dado por πDlDl=3,1416 x 0,03 x 1 =0,09425m
2
Q=hA
T
sat
−T
s
(
W
m
2
. K
)
x ( 0,09425 m
2
) x ( 40 − 3 0 ) ° C
¿ 8.759,41 W
A taxa com que o condensado deixa a placa na parte inferior é:
m ´ condensação
Q
h fg
¿
W
2.435 x 10
3
(
J
kg
)
x (
J
s
W
)
¿ 0,0,00 3 6 kg /s
