Água em um tanque deve ser fervida ao nível do mar por um elemento de aquecimento de aço folheado com níquel de 1 cm de diâmetro equipado com fios de resistência elétrica dentro dele. Determinar o fluxo de calor máximo que pode ser alcançado no regime de ebulição nucleada e a temperatura da superficie do aquecedor
Resp.: (1013,7
)
Passo 1
Vamos ferver água à pressão de
atm (
, nível do mar), usando um elemento cilíndrico de diâmetro
. O conteúdo aqui é ebulição nucleada em pool boiling até o “fluxo crítico” (critical heat flux – CHF) e, em seguida, estimar a supertemperatura necessária na superfície do aquecedor usando a correlação de Rohsenow.
Passo 2
Listamos as propriedades da água saturada a
atm (saturada a
):
,
,
,
,
.
Vamos usar a correlação de Zuber (Kutateladze) para CHF:
Passo 3
Substituindo valores na correlação de Zuber:
Passo 4
Para estimar a temperatura da superfície do aquecedor usamos a correlação de Rohsenow para ebulição nucleada (água sobre metal não oxidado,
, expoente típico
):
Reorganizando para
:
Com
,
,
e o
obtido, encontra-se
.
Logo,
Logo,
Resposta
Fluxo de calor máximo no regime de ebulição nucleada:
Temperatura da superfície do aquecedor: