Um aquecedor elétrico com a forma de um disco horizontal com de diâmetro é usado para aquecer o fundo de um tanque de óleo de motor a uma temperatura de .
Calcule a potência necessária para manter a temperatura do aquecedor a .
Passo 1
Antes de qualquer coisa, vamos determinar as propriedades do óleo para a temperatura de filme:
Para essa temperatura, de acordo com a tabela A.5 do Incropera, temos que:
Obs.: Para o óleo, o valor de também é dado na tabela.
Agora podemos seguir em frente.
Passo 2
Para calcular a taxa de transferência de calor, precisamos calcular o coeficiente convectivo médio através do número de Nusselt.
Como o disco está no fundo do tanque, estamos trabalhando com placas horizontais do tipo a (lá da tabela da teoria). Vamos calcular o pra determinar qual usar.
O número de Rayleigh é dado por:
Nesse caso, com a placa é circular, a dimensão deve ser calculada com a razão entre a área e o perímetro da placa, se liga:
Substituindo os valores:
E, com:
Vamos ter:
Finalmente o coeficiente convectivo será:
Passo 3
A taxa de transferência de calor será dada por:
Substituindo os valores:
