Lista de Exercícios 3: Ebulição, Condensação e Trocadores de Calor

IFES INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAMPUS SÃO MATEUS Curso Engenharia Mecânica Disciplina Transferência de Calor II Professor Artur Guimarães Maioli Data 11112023 LISTA DE EXERCÍCIOS 3 EBULIÇÃO CONDENSAÇÃO E TROCADORES DE CALOR VALOR 100 PONTOS PRAZO DE ENTREGA 15122023 Exercício 1 Etilenoglicol saturado a 1 atm é aquecido por uma superfície horizontal revestida de cromo que tem um diâmetro de 200 mm e é mantida a uma temperatura de 480 K Estime a potência de aquecimento exigida e a taxa de evaporação Qual fração da potência máxima associada ao fluxo térmico crítico é representada pela potência exigida pelo processo A 470 K as propriedades do líquido saturado são 𝜇 038 103 Nsm2 𝑐𝑝 3280 JkgK e 𝑃𝑟 87 A massa específica do vapor saturado é 𝜌 166 kgm3 Considere as constantes da ebulição nucleada iguais a 𝐶𝑠𝑓 001 e 𝑛 10 Exercício 2 Vapor de água saturado a 1 atm condensa sobre a superfície externa de um tubo vertical com 100 mm de diâmetro e 1 m de comprimento com uma temperatura superficial uniforme de 94C Estime a taxa de condensação total e a taxa de transferência de calor para o tubo Exercício 3 Um trocador de calor bitubular com comprimento 𝐿 2 m é usado para processar termicamente um produto farmacêutico escoando com uma velocidade média de 𝑢𝑚𝑓 01 ms com uma temperatura de entrada de 𝑇𝑓𝑒𝑛𝑡 20C O tubo interno com diâmetro 𝐷𝑖 10 mm tem parede delgada e a parte externa do tubo externo 𝐷𝑒 20 mm encontrase termicamente isolada Água escoa na região anular entre os tubos com uma velocidade média de 𝑢𝑚𝑞 02 ms com uma temperatura de entrada de 𝑇𝑞𝑒𝑛𝑡 60C As propriedades do produto farmacêutico são 𝜈 10 106 m2s 𝑘 025 WmK 𝜌 1100 kgm3 e 𝑐𝑝 2460 JkgK Avalie as propriedades da água a 𝑇𝑞 50C a Determine o valor do coeficiente global de transferência de calor 𝑈 b Determine a temperatura média na saída do produto farmacêutico com o trocador operando em contracorrente c Determine a temperatura média na saída do produto farmacêutico com o trocador operando em paralelo Exercício 4 Um trocador de calor bitubular que opera em contracorrente e é usado para resfriar um motor encontrase em serviço há um longo período de tempo A área da superfície de transferência de calor do trocador é de 5 m2 e o valor de projeto do coeficiente global de transferência de calor por convecção é de 38 Wm2K Durante uma corrida de teste óleo de motor escoando a 01 kgs é resfriado de 110C para 66C por água fornecida a 25C e a uma vazão de 02 kgs Determine se houve deposição durante o período de serviço Se houve calcule o fator de deposição m2KW