(Adaptada) Considere uma aleta retangular que é usada para resfriar o motor de uma motocicleta. A aleta possui 0,15   m de comprimento e está a uma temperatura de 250 ° C , quando a motocicleta desloca-se a uma velocidade de 80   k m / h em ar a 27 ° C .

O ar encontra-se em escoamento paralelo às superfícies da aleta e condições de escoamento turbulento podem ser admitidas ao longo de toda a superfície.

Qual é a taxa de remoção de calor por unidade de largura da aleta?

Passo 1

A primeira coisa que temos que fazer aqui é determinar as propriedades do ar à temperatura de filme T f , que é a nossa referência.

T f = T s + T ∞ 2 = 250 + 27 2

T f = 138,5 ° C = 411,5   K

De acordo com a tabela A.4 do Incropera:

P r = 0,69

k = 0,0346   W / ( m . K )

υ = 27,85 × 10 - 6   m 2 / s

Passo 2

Nesse caso, nem precisamos calcular o número de Reynolds pra escolher a correlação que vamos usar. Isso porque o próprio problema já nos disse que o ar encontra-se em condições de escoamento turbulento.

E, para situações onde temos escoamento turbulento sobre toda a placa, a correlação adequada é essa aqui:

N u - L = 0,037 . R e L 4 / 5 . P r 1 / 3 = 0,037 × 80 3,6 × 0,15 27,85 × 10 - 6 4 / 5 × 0,69 1 / 3

N u - L = 378

Passo 3

O coeficiente convectivo médio será dado por:

N u - L = h - L k → h - = N u - L . k L

Substituindo os valores:

h - = 378 × 0,0346 0,15

h - = 87   W / ( m 2 . K )

Passo 4

Como o ar escoa pelos dois lados da aleta retangular, a taxa de transferência de calor por unidade de largura será:

q ' = 2 L . h - . T s - T ∞

Substituindo os valores:

q ' = 2 × 0,15 × 87 × 250 - 27

Resposta

Exercícios Resolvidos de Escoamento em Placa Plana

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