Ar seco a pressão atmosférica e temperatura de 350 K , com uma velocidade de corrente livre igual
, escoa sobre uma placa plana porosa lisa com 1 metro de comprimento. Supondo que a placa esteja saturada com água líquida a 350 K , estime a taxa mássica de evaporação da água por unidade de largura da placa. (
)
Passo 1
O enunciado descreve um escoamento de ar seco a pressão atmosférica e temperatura de
sobre uma placa plana porosa saturada de água líquida à mesma temperatura. A velocidade livre do ar é
e o comprimento da placa é
. Queremos estimar a taxa mássica de evaporação da água por unidade de largura da placa usando o coeficiente de transferência de massa fornecido
Para resolver, precisaremos:
- Calcular a fração mássica de vapor de água saturado na superfície,
. - Calcular o fluxo mássico local por área,
, sabendo que o ar é seco . - Integrar
ao longo do comprimento para obter a vazão mássica por unidade de largura da placa.
Passo 2
Determinar a fração mássica de vapor de água saturado na superfície,
.
- A pressão de saturação da água a
é aproximadamente . - A densidade do vapor na superfície é
logo
- A densidade do ar (quase seco) a
e é
- Então a fração mássica de vapor saturado é
Passo 3
Calcular o fluxo mássico de evaporação por área,
.
Em escoamento forçado sobre placa plana, aproximamos que o coeficiente de transferência de massa global já vale para todo o contorno, de modo que
Em escoamento forçado sobre placa plana, aproximamos que o coeficiente de transferência de massa global
sendo
(ar seco). Logo
Passo 4
Integrar
ao longo do comprimento
para obter a vazão mássica de evaporação por unidade de largura da placa,
:
Resposta
A taxa mássica de evaporação da água por unidade de largura da placa é aproximadamente