Ar atmosférico à numa velocidade de corrente livre de , flui sobre uma placa de comprimento e temperatura uniforme .
a) Determine o coeficiente médio de transferência de calor convectivo sobre a região da placa onde a camada limite é laminar.
b) Determine a taxa de transferência de calor sobre toda a placa sabendo que a largura da placa é de w = 1m.
Dados:
Propriedades do ar:



Passo 1

Vamos começar entendendo o que está sendo pedido. Temos uma placa com comprimento e largura que está sendo aquecida a uma temperatura constante de . O ar atmosférico flui sobre essa placa com uma velocidade de e temperatura ambiente . Precisamos calcular:
a) O coeficiente médio de transferência de calor convectivo na região da placa onde a camada limite é laminar.
b) A taxa total de transferência de calor sobre toda a placa.
Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de transferência de calor por convecção, especialmente relacionados à camada limite laminar.

Passo 2

Primeiro, vamos verificar se o fluxo sobre a placa é laminar. Para isso, calculamos o número de Reynolds ( ) na posição ao longo da placa:
Onde:
  • é a velocidade do fluxo livre.
  • é a posição ao longo da placa.
  • é a viscosidade cinemática do ar.
Se , o fluxo é considerado laminar.

Passo 3

Como o fluxo é laminar, usamos a correlação de Nusselt para fluxo laminar sobre placa plana:
Onde:
  • é o número de Prandtl.

Passo 4

O coeficiente de transferência de calor convectivo ( ) pode ser encontrado usando a definição do número de Nusselt:
Rearranjando para encontrar :
Onde:
  • é a condutividade térmica do ar.

Passo 5

Para encontrar o coeficiente médio de transferência de calor ( ) ao longo de toda a placa, integramos de 0 a e dividimos por :
Substituindo as expressões anteriores e resolvendo a integral, obtemos o coeficiente médio.

Resposta

Após os cálculos, o coeficiente médio de transferência de calor convectivo na região laminar da placa é aproximadamente [valor final com unidades].

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40,5 38,2 33,3 24,4 14,7
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