(Adaptado) Um conjunto de placas quadradas de circuitos verticais com de altura deve ser resfriado com ar em meio a uma sala grande de tal maneira que a temperatura nas placas não seja superior a , quando a temperatura ambiente é de .
Admitindo condições de superfícies isotérmicas, determine a dissipação de potência elétrica admissível (fluxo de calor) por placa quando não há nenhum escoamento forçado de ar.
Passo 1
Vamos começar determinando as propriedades do ar para a temperatura de filme . De acordo com a tabela A.4 do Incropera, temos que:
Agora podemos seguir em frente.
Passo 2
O fluxo de calor é dado por:
Onde . O único termo dessa equação que não temos e o coeficiente convectivo. Então vamos atrás dele.
Passo 3
O coeficiente convectivo é dado por:
Como estamos trabalhando com uma placa vertical, a correlação mais adequada para o número de Nusselt será:
Onde o número de Rayleigh é dado por:
Substituindo os valores:
Substituindo na expressão do número de Nusselt:
Finalmente o coeficiente convectivo será:
Passo 4
Agora estamos prontos pra calcular fluxo de calor:
Substituindo os valores:
