Vapor Saturado

10.49.- Vapor saturado de agua se condensa a 1 atm sobre una placa vertical de 3m de alto y 8m de ancho que se mantiene a 90ºC mediante la circulación de agua de enfriamiento por el otro lado.Determine:

a) La razón de la transferencia de calor por la condensación hacia la placa
b) La razón a la cual el condensado gotea de la placa por la parte de abajo

Solución:

Debemosdeterminar razones de transferencia de calor y de condensación

Suposiciones:

* Existen condiciones estacionarias de operación
* La placa es isotérmica
* El flujo es laminar ondulado sobre laplaca
* La densidad de vapor es menor que la del liquido

Propiedades

Las propiedades del agua a la temperatura de saturación de 100 °C son

hfg = 2257×103 J / kg
ρv = 0.60 kg/m3.

Laspropiedades del agua líquida a la temperatura de la película de

Tf=(Tsat+Ts)2(100+90)2=95ºC

De la tabla A9 a 95ºC

ρ = 961.5 Kg/m3
µl = 0.297x10-3 kg/m.s
vl = µl/ρl = 0.309x10-6 m2/s
Cpl =4212 J/Kg ºC
Kl = 0.677 W/mºC

Análisis 

El calor latente modificado de vaporización es

hfg*=hfg+0.68Cpl(Tsat-Ts)

hfg*=2257x103JKg+0.68x4212J/Kg.ºC100-90ºC=2286x103J/Kg

Para un flujolaminar ondulado el Número de Reynols es:

Re=Revertical, ondulado=4.81+3.70LKl(Tsat-Ts)μlhfg*gvl21/30.820

Re=4.81+3.70x3mx0.677W/mºCx100-90ºC(0.297x10-3kgm.s)(2286x103JKg)9.81m/s2(0.309x10-6m2/s)21/30.820

Re=Revertical, ondulado=1112

Que se encuentra entre 30 y 1800, por lo tanto comprobamos que el flujo es laminar ondulada se verifica. 

Entonces, el coeficiente de transferencia decalor es

h=hvertical, ondulado=ReKl1.08Re1.22-5.2gvl21/3

h=hvertical, ondulado=1112x0.677 W/mºC1.08(1112)1.22-5.29.81m/s2(0.309x10-6m2/s)21/3

h=hvertical, ondulado=6279W/m2 .ºC

a)La velocidad de condensación de vapor de agua se determina a partir

Q=hAs(Tsat-Ts)

Q=6279W/m2 .ºCx24m2x10ºC=1,506,960 W

Q=6279W/m2 .ºCx24m2x10ºC=1507kW

b) Entonces, la tasa de transferencia...