Uma placa quadrada vertical (
) é mantida em contato com vapor de água em uma câmara atmosférica de ensaio em duas situações diferentes: (1) A placa é mantida a 120
e o vapor está superaquecido a
e (2) A placa é mantida a
e o vapor está saturado a
. Determinar a taxa de transferência de calor nas duas situações, comparando os resultados obtidos, considerando a diferença de temperatura entre a placa e o vapor em ambas as situações.
Passo 1
O enunciado descreve uma placa vertical quadrada de área
mantida em duas situações de contato com vapor de água:
– Caso : placa a
, vapor superaquecido a
.
– Caso : placa a
, vapor saturado a
.
Queremos a taxa de troca de calor por convecção livre em cada caso, usando correlações para placa vertical. Precisamos de: film temperature, propriedades do vapor, número de Rayleigh, correlação de Churchill–Chu para , coeficiente convectivo
e finalmente
.
– Caso
– Caso
Queremos a taxa de troca de calor por convecção livre em cada caso, usando correlações para placa vertical. Precisamos de: film temperature, propriedades do vapor, número de Rayleigh, correlação de Churchill–Chu para
Passo 2
Determinar a film temperature e as propriedades termofísicas do vapor nos dois casos (valores aproximados como para ar, em film temperature
):
Caso
:
k
k
Caso
:
k
k
Passo 3
Calcular o número de Rayleigh
com
,
e
em ambos:
Caso
:
Caso
:
Passo 4
Usar a correlação de Churchill–Chu para placa vertical
Caso
(
,
):
, denom.
Caso
(
,
):
, denom.
Passo 5
Calcular o coeficiente de convecção
Caso
:
Caso
:
Passo 6
Taxa de calor
com
e
:
Caso
:
Caso
:
Passo 7
Comparando, as duas taxas são muito próximas (diferença ~
%), pois embora
seja igual, o filme em
diferente altera ligeiramente
.
Resposta
Caso
:
Caso :
Caso