Considere um tubo de cobre com parede fina e 60 mm de diâmetro é revestido com uma camada de 30 mm de espuma de uretano (
)). O tubo transporta vapor superaquecido a pressão atmosférica e
, com vazão mássica de
. A temperatura do ar ambiente é
, com um coeficiente de transferência de calor
. I. Em qual posição ao longo do tubo o vapor irá condensar? - Transferência de calor e massa - II
Passo 1
O enunciado trata de um tubo fino de cobre (diâmetro externo
) transportando vapor superaquecido a
à vazão mássica de
. O tubo está revestido com espuma de uretano de espessura
e troca calor com o ar a
, com coeficiente convectivo
.
Conteúdo: transferência de calor (resistências térmicas em série, coeficiente global) e balanço de energia no fluido. Vamos achar a posição ao longo do tubo em que a temperatura do vapor atinge
(temperatura de saturação a 1 atm), isto é, onde começa a condensar.
Conteúdo: transferência de calor (resistências térmicas em série, coeficiente global) e balanço de energia no fluido. Vamos achar a posição
Passo 2
Modelamos as resistências térmicas por unidade de comprimento
: resistência por condução na espuma e resistência por convecção no exterior. A espessura radial interna é
e externa
.
A resistência de condução é
A resistência de condução é
e a de convecção externa é
Passo 3
Calculamos numericamente:
A resistência total por metro é
logo o coeficiente global por metro é
Passo 4
No interior, desprezamos a resistência do tubo de cobre e assumimos a temperatura do vapor uniforme. A troca de calor por unidade de comprimento é
onde
. O balanço de energia do vapor dá
Integrando de
até
, obtemos
Passo 5
Substituindo valores:
, para vapor superaquecido usamos
.
Então
Resposta
O vapor começará a condensar a aproximadamente
ao longo do tubo a partir da entrada.