Um bastão horizontal com de diâmetro está imerso em água mantida a . Se a temperatura superficial do bastão é de , estime a taxa de transferência de calor por convecção natural por unidade de comprimento do bastão.
Passo 1
Nosso primeiro passo é determinar as propriedades da água para a temperatura de filme . De acordo com a tabela A.6 do Incropera, temos que:
Obs.: Para a água, 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.
Nesse caso, como estamos trabalhando com um cilindro, o número de Nusselt é dado por:
Onde o número de Rayleigh é dado por:
Substituindo os valores:
Substituindo na expressão do número de Nusselt:
Finalmente o coeficiente convectivo será:
Passo 3
A taxa de transferência de calor por unidade de comprimento será dada por:
Substituindo os valores:
