Determine a taxa de evaporação de uma bandeja cheia de água. Ar, a uma velocidade de
, flui sobre a bandeja. A temperatura da água e do ar é
. A largura da bandeja é 45 cm e o comprimento ao longo da direção do fluxo de ar é 20 cm . A difusividade do vapor d’água no ar é
e a umidade relativa do ar é
.
Passo 1
O enunciado pede a taxa de evaporação de água numa bandeja de área
sobre a qual escoa ar a
,m/s, à temperatura de
C. O conteúdo é transferência de massa por convecção sobre placa plana: usaremos correlações de transferência de massa (números adimensionais Reynolds, Schmidt e Sherwood) para determinar o coeficiente de transferência de massa
e, em seguida, calcular o fluxo mássico de vapor de água.
Passo 2
Precisamos das propriedades do ar a
C. Adotamos:
,m
/s (viscosidade cinemática)
,kg/m
(densidade)
Comprimento característico no sentido do escoamento é ,m. Calculamos o número de Reynolds à placa:
Comprimento característico no sentido do escoamento é
Passo 3
Calculamos o número de Schmidt e o número de Sherwood para fluxo laminar sobre placa:
O coeficiente de transferência de massa vale
Passo 4
Agora obtemos as frações mássicas de vapor saturado e no ar ambiente. A pressão de saturação da água a
C é
,kPa, a pressão atmosférica
,kPa. A fração mássica de vapor saturado é
A umidade relativa é
, logo
Passo 5
O fluxo mássico de vapor por unidade de área é
A área da bandeja é
,m
. Logo a taxa total de evaporação:
que equivale a
Resposta
A taxa de evaporação é aproximadamente