Exercício 3. Vapor d’água saturado a 255 oC escoa por um tubo de parede fina de diâmetro externo igual a 20 cm . A tubulação atravessa um amplo salão de 10 m de comprimento e cujas paredes estão à mesma temperatura de
do ambiente (
). Deseja-se pintar a superfície do tubo de maneira que ao sair do recinto, o vapor no interior do tubo se encontre com apenas
de sua massa não condensada. No almoxarifado da indústria dispõe-se de 3 tintas cujas emissividade são : tinta
; tinta
e tinta
. Sabendo que o calor latente de vaporização nestas condições é
. Determinar a tinta com a qual devemos pintar o tubo, sabendo-se que a vazão de vapor é
.
Passo 1
O enunciado descreve vapor d’água saturado a
escoando num tubo de diâmetro externo
e comprimento
. No interior condensa-se
da vazão maisica
. A temperatura ambiente e das paredes é
e o coeficiente convectivo é
. Há também troca radiativa com emissividade
da tinta. O calor latente é
.
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente, incluindo convecção e radiação, e uso do calor latente para condensação.
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente, incluindo convecção e radiação, e uso do calor latente para condensação.
Passo 2
Calcular o calor necessário para condensar
da vazão:
A massa condensada é
A massa condensada é
Logo o calor a remover é
Passo 3
Determinar o coeficiente radiativo linearizado
. Para cilindro quente a
e paredes a
, com
, tem-se
O coeficiente total é
Passo 4
Área externa do cilindro:
A diferença de temperatura é
.
O calor transferido por pintura com emissividade é
O calor transferido por pintura com emissividade
Calculando para cada tinta:
- Tinta A
:
- Tinta B
:
- Tinta C
:
Passo 5
Comparando com
:
-
atende; -
atende; -
não atende.
Como queremos a menor emissividade que satisfaça a condensação, escolhemos a tinta B.
Resposta
A tinta adequada é a tinta B, com emissividade
.