Enunciado

Água é ferivda a 120°C em uma panela de pressão de aço inoxidável polida mecanicamente, colocada sobre uma unidade de aquecimento. Considerando que a superfície interna do fundo da panela é mantida a 128 °C, determine o coeficiente de transferência de calor em ebulição nucleada.

Passo 1

Vamos pegar as propriedades da água na temperatura em que ela está sofrendo evaporação, ok?

ρ l = 943,9   k g / m ³

ρ v = 1,121   k g / m ³

P r l = 1,44

σ = 0,055   N / m

h f g = 2203   x   10 3   J / k g

μ l = 0,232   x   10 - 3     k g / m . s

C P l = 4244   J / k g ° C

Existem uma penca de equações pra cada tipo de ebulição, então se quisermos saber qual é o coeficiente de transferência de calor, precisamos ou ter uma correlação de Nusselt ou partimos da equação de resfriamento de Newton.

Na maioria dos casos de ebulição a gente calcula sempre q e depois o h, você vai ver!!

Passo 2

Como disse, precisamos calcular q e vamos usar o qnucleada que indicada a taxa de transferência de calor em ebulição nucleada, se liga!

q n u c l e a d a = μ l h f g g ρ l - ρ v σ 1 2 C P l T s - T s a t C s f h f g P r l n 3

Onde essa situação, ou seja, água ebulindo de forma em aço inoxidável polido mecanicamente, a gente teria que ir numa tabela para catar as propriedades Csf e o valor de n, beleza? Essa tabela com certeza será dada pra você em uma prova!!!

Para nosso caso Csf = 0,013 e n =1

q ' ' n u c l e a d a = 0,232   x   10 - 3   x   2203   x   10 3   9,81   x   943,9 - 1,121 0,055 1 2 4244   x   128 - 120 0,013   x   2203   x   10 3   x   1,44 3

q ' ' n u c l e a d a = 116900   W / m ²

Passo 3

Agora é usar a lei de resfriamento e ser feliz haha

q = A h T s - T s a t

Mas presta atenção que aqui a gente tá falando de TAXA, enquanto nossa resposta no passo 2 foi o FLUXO de calor. Você precisa estar afiado nessas diferenças e lembrar que o fluxo nada mais é do que a taxa dividida pela área de troca térmica, ou seja...

q n u c l e a d a ' ' = q A = h T s - T s a t → q n u c l e a d a ' ' T s - T s a t = h → 14,6 k W m 2 ° C

Resposta

h = 14,6 k W m 2 ° C

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