(Alterada) Um recipiente esférico de instrumentos para medições submarinas, usado para sondagens e para medir condições da água, tem um diâmetro de e dissipa .
Determine a temperatura superficial do recipiente quando suspenso em uma baia na qual a corrente de e a temperatura da água é de . Assuma para a água.
Inadvertidamente, o recipiente é retirado da água e suspenso no ar ambiente sem desativar a potência. Determine a temperatura superficial do recipiente com o ar a e uma velocidade do vento de . Assuma para o ar.
Passo 1
Antes de qualquer coisa, vamos pegar todas as propriedades que vamos precisar pra resolver o problema.
Todas as propriedades serão analisadas à temperatura de corrente livre , que é a nossa temperatura de referência.
A , de acordo com a tabela A.6 do Incropera para a água:
De acordo com a tabela A.4 do Incropera para o ar a :
Passo 2
Determine a temperatura superficial do recipiente quando suspenso em uma baia na qual a corrente de e a temperatura da água é de .
Agora que já sabemos os valores das propriedades, podemos calcular o número de Nusselt, dado por:
Onde:
Substituindo os valores, onde :
Passo 3
A taxa de transferência de calor será dada por:
Onde:
Logo:
Passo 4
Inadvertidamente, o recipiente é retirado da água e suspenso no ar ambiente sem desativar a potência. Determine a temperatura superficial do recipiente com o ar a e uma velocidade do vento de .
Novamente, começando pelo número de Nusselt, dado por:
Onde:
Substituindo os valores, onde :
Passo 5
Pra fechar, a taxa de transferência de calor será dada por:
Onde:
Logo:
Resposta