Enunciado

80 – Repita o Prob. 13-79 substituindo o gás C O 2 por H 2 O na forma de gás.

Passo 1

Dados fornecidos:

Temperatura dos gases de combustão,  T g = 600   K

Pressão dos gases de combustão,  P c = 1   a t m

Comprimento do recipiente  L = 8   m

Diâmetro do recipiente,  D = 8   m

Emissividade da superfície interna do recipiente,  ε = 1

Temperatura da superfície do recipiente,  T s = 450   K

Pressão parcial de H 2 O , P H 2 O = 0,15   a t m

Passo 2

Suposições:

1. Todos os gases da mistura são gases ideais.

Passo 3

Do comprimento médio do feixe  L para várias tabelas de formas de volume de gás, o comprimento médio do feixe de um recipiente é:

L = 0,6   D

= 0,6 × 8

= 4,8   m

Então,

P H 2 O × L = 0,15 × 4,8

= 0,72   m ⋅ a t m

= 2,362   f t ⋅ a t m

A partir do gráfico emissividade, a emissividade de H 2 O  corresponde a este valor, à temperatura de gás  T g = 600   K e 1   a t m é,

ε H 2 O = 0,36

Passo 4

Para uma temperatura de fonte de  T s = 450   K , a capacidade de absorção do gás é determinada usando os gráficos de emissividade da seguinte forma:

P H 2 O × L × T s T g = 2362 × 450 600

= 17715   f t × a t m

A partir do gráfico emissividade, a emissividade de H 2 O corresponde a este valor a uma temperatura de  T s = 450   K e 1   a t m é,

ε H 2 O = 0,36

A absortividade do H 2 O é determinada como:

α H 2 O = C H 2 O ε H 2 O ,   1   a t m T g T s 0,45

= 1 × 0,34 × 600 450 0,45

= 0,387

Passo 5

A área de superfície do recipiente pode ser determinada como:

A S = π D L + 2 × π 4 D 2

= π × 8 × 8 + 2 × π 4 × 8 2

A s = 301,6   m 2

A taxa líquida de transferência de calor por radiação da mistura gasosa para as paredes do recipiente é determinada como:

Q ˙ = A s ε g T g 4 - α s T s 4

= 301,6 × 5,67 × 10 - 8 × 0,36 × 600 4 - 0,387 × 450 4

= 526472,7   W

= 526,6   k W

A taxa de transferência de calor por radiação entre o gás e as paredes do recipiente é Q ˙ r a d = 526,5   k W .

Resposta

A taxa de transferência de calor por radiação entre o gás e as paredes do recipiente é Q ˙ r a d = 526,5   k W .

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