Enunciado

Uma haste de aquecimento elétrico de 1,5 cm de diâmetro e 25 cm de comprimento tem potência de 1,5 kW. Ela é imersa horizontalmente em um recipiente cheio de água a 101,3 kPa. O coeficiente de transferência de calor na superfície do aquecedor pode ser expresso em W/m².k como h = 5,56 T s - T s a t 3 , onde Ts é a temperatura de superfície do aquecedor e Tsat é a temperatura de ebulição. Calcule a temperatura da superfície do aquecedor e a taxa de geração de vapor após a água iniciar a ebulição.

Passo 1

Essa questão é mais fácil do que você imagina!

Pensa comigo aqui, a gente já tem a fórmula do h e nele está embutida uma varíavel (Ts) de interesse, certo?

O enunciado nos deu a potência do sistema, ou seja, o quanto de calor será trocado que é 1500 W ou 1,5 kW, então é só a gente usar a fórmula da convecção e ser feliz

q = h A T s - T s a t

q = 5,56 T s - T s a t 3 π D L T s - T s a t

q 5,56 π D L = T s - T s a t 4 → 1500 5,56 π 0,015 0,25 = T s - 100 4 → T s = 98 ° C

Passo 2

Sabendo o quanto de calor é trocado, calculamos facilmente quanto será condensado!!

m ˙ = q h f g

O valor de hfg deve ser tomado na temperatura de saturação 100°C, beleza?

m ˙ = 1500 2257 x 10 3 = 6,646 x 10 - 4 k g s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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