Um condensador de vapor d’água possui uma matriz quadrada composta por 400 tubos, cada um com 6 mm de diâmetro. Se os tubos estão expostos ao vapor saturado a uma pressão de 0,15 bar e a temperatura superficial dos tubos é mantida a
, qual é a taxa de condensação do vapor por unidade de comprimento dos tubos?
Passo 1
O enunciado trata de condensação de vapor saturado em tubos (diâmetro
) dispostos em matriz de
unidades. A pressão de vapor é
, logo a temperatura de saturação é cerca de
A superfície dos tubos está a
, gerando um
Para calcular a taxa de condensação por unidade de comprimento, usaremos a teoria de Nusselt para filme laminar em cilindro horizontal, que fornece o coeficiente global de transferência de calor e, em seguida, a vazão mássica
.
Para calcular a taxa de condensação por unidade de comprimento, usaremos a teoria de Nusselt para filme laminar em cilindro horizontal, que fornece o coeficiente global de transferência de calor
Passo 2
Adotamos propriedades médias da água líquida e vapor à temperatura de filme
Tais propriedades (tabeladas) são aproximadamente:
Passo 3
A correlação de Nusselt para filme laminar em cilindro horizontal é
Substituindo
e os valores acima, obtém-se
Passo 4
A taxa de calor por unidade de comprimento de um tubo é
Passo 5
Convertendo potência em fluxo mássico,
Passo 6
Como há
tubos, a taxa total de condensação por metro de comprimento de todos os tubos é
Resposta
A vazão de condensação é de aproximadamente
por metro de cada tubo
e cerca de por metro de comprimento considerando os 400 tubos.
e cerca de