PROBLEMA 1 (2 Pontos) - 40 minutos
Vapor de água saturado a uma pressão de 0,7514 bar condensa no lado externo de um tubo vertical de latão muito fino, que possui diâmetro externo de 70 mm . O coeficiente de transferência de calor da água escoando no interior do tubo é igual a
. Estime a taxa de condensação do vapor por unidade de comprimento do tubo, considerando um valor de temperatura média da água no interior do tubo igual a
.
Vapor de água saturado a uma pressão de 0,7514 bar condensa no lado externo de um tubo vertical de latão muito fino, que possui diâmetro externo de 70 mm . O coeficiente de transferência de calor da água escoando no interior do tubo é igual a
Passo 1
O enunciado pede a taxa de condensação de vapor por unidade de comprimento de um tubo vertical de latão de diâmetro externo
, onde vapor saturado a
condensa externamente e há água no interior com coeficiente convectivo interno
e temperatura média
.
O método envolve teorias de transferência de calor em filme de condensação (Nusselt) para obter , depois combinar resistências térmicas para achar o coeficiente global
, calcular o fluxo de calor por metro de tubo
e, finalmente, converter em massa condensada por metro
.
O método envolve teorias de transferência de calor em filme de condensação (Nusselt) para obter
Passo 2
Determinar a temperatura de saturação
e as propriedades do líquido perto da película.
Pelo vapor saturado a , adota-se
Pelo vapor saturado a
No ponto médio da película (
), tomam-se:
,
,
,
,
,
.
Passo 3
Calcular
pela fórmula de Nusselt para filme laminar em placa vertical de altura
:
Substituindo valores, obtém-se aproximadamente
Passo 4
Combinar as resistências convectivas interna e externa (parede fina desprezível):
Passo 5
Fluxo de calor por metro de tubo:
Então, a taxa de condensação por metro:
Resposta
A taxa de condensação estimada é