Vapor d’água saturado a
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 (
). Desejase 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 dispõese de 3 tintas cujas emissividade são: tinta
; tinta
e tinta
. Sabendo que o calor latente de vaporização nestas condições é
, determinar:
a) a tinta com a qual devemos pintar o tubo, sabendo-se que a vazão de vapor é
b) a energia radiante por unidade de comprimento após a pintura
Resposta: Tinta C;
(p/m de tubo)
a) a tinta com a qual devemos pintar o tubo, sabendo-se que a vazão de vapor é
b) a energia radiante por unidade de comprimento após a pintura
Passo 1
O enunciado trata de vapor saturado a
fluindo em um tubo de diâmetro externo
e comprimento
. As paredes do salão estão a
e o coeficiente convectivo é
. Queremos condensar
da massa de vapor de vazão
usando pintura de emissividade
. O calor latente é
. Vamos (a) determinar
(logo, a tinta) que fornece a perda de calor necessária e (b) calcular a potência radiante por metro de tubo.
Passo 2
Calcular a massa condensada por hora e o calor total a remover.
A massa condensada é
A massa condensada é
O calor total por hora é
Como o tubo tem
, a taxa de calor por metro é
Passo 3
Escrever a expressão do fluxo térmico por metro de tubo, somando convecção e radiação.
Área lateral por metro:
Área lateral por metro:
Temperaturas em kelvin:
,
.
Constante de Stefan–Boltzmann em :
Constante de Stefan–Boltzmann em
Logo, para emissividade
,
Passo 4
Calcular
para as três tintas e comparar com
.
- Convecção por metro:
- Radiação por metro (para
):
- Total para cada tinta:
- Tinta A
:
- Tinta B
:
- Tinta C
:
Comparando com
, vemos que só a tinta C aproxima-se da necessidade sem exceder muito (na prática, usando temperaturas exatas, dá
). Logo, escolhemos a tinta C.
Passo 5
Calcular a energia radiante por metro de tubo para
:
Resposta
Tinta C;
por metro de tubo.