seco, a
e
, escoa sobre uma placa molhada com comprimento igual a 500 mm e largura igual a 150 mm . Uma resistência elétrica é utilizada para manter a
temperatura da superfíce da placa em contato com a água a
e sua superfície inferior encontra-se termicamente isolada. Calcule a taxa de evaporação (
) da água na placa. (
)
temperatura da superfíce da placa em contato com a água a
Passo 1
O enunciado descreve ar seco a
escoando a
sobre uma placa molhada de comprimento
e largura
. A superfície superior da placa está mantida a
(onde a água está em equilíbrio de vapor) e a inferior é isolada. Queremos a taxa de evaporação de água, usando transferência convectiva de massa. Vamos precisar da correlação de Sherwood para escoamento sobre placa plana e da analogia Chilton-Colburn (j-analogia) para obter o coeficiente de transferência de massa
.
Passo 2
Reunimos as propriedades do ar e do vapor de água:
– Densidade do ar a :
.
– Viscosidade dinâmica do ar: .
– Viscosidade cinemática:
– Densidade do ar a
– Viscosidade dinâmica do ar:
– Viscosidade cinemática:
– Difusividade massa-massa do vapor de água no ar a
:
– Pressão de saturação do vapor a :
Ar seco implica fração mássica de vapor na corrente livre
– Pressão de saturação do vapor a
Passo 3
Calculamos os números adimensionais de Reynolds e Schmidt com base em
:
Passo 4
Para escoamento laminar sobre placa plana usamos a correlação de Sherwood média:
Substituindo,
O coeficiente de transferência de massa é
Passo 5
Calculamos a fração mássica de vapor na superfície úmida a
:
onde
,
e
. Então
.
Passo 6
O fluxo mássico de vapor por unidade de área é
Passo 7
A área da placa é
.
A taxa de evaporação total é
A taxa de evaporação total é
convertendo para
:
Resposta
A taxa de evaporação da água na placa é