O número de Nusselt médio no escoamento laminar sobre uma superfície plana rugosa de comprimento igual a 1m, é dado por:
Determine qual dentre dois fluidos (A e B) deve ser escolhido para resfriar a placa, considerando que a taxa de calor transferido deve ser a mesma com os dois fluidos. Justifique sua resposta. As propriedades dos fluidos são dadas na tabela abaixo:
Passo 1
Se a taxa de calor transferido deve ser a mesma para os dois fluidos, o coeficiente convectivo deve ser o mesmo para os dois fluidos.
O coeficiente convectivo está associado como o número de Nusselt pela seguinte equação:
Substituindo a expressão dada pelo problema:
Onde é dado por:
E o número de Prandtl é dado por:
Assim, o coeficiente convectivo será:
Já que ambos os fluidos precisam de um mesmo coeficiente convectivo, o fluido mais apropriado será o que necessitar de menor velocidade de bombeamento (já que, gastaríamos menos energia pra bombeá-lo).
Passo 2
Igualando as expressões do coeficiente convectivo dos dois fluidos, teremos:
Arrumando um pouco a casa:
Com a casa arrumada, basta substituir os valores:
Assim, o fluido B é o mais adequado por necessitar de menor velocidade de bombeamento.
Resposta
O fluido B é o mais adequado por necessitar de menor velocidade de bombeamento.