Calcule o número de Nusselts para as seguintes situações: Um componente eletrônico horizontal com uma temperatura de superfície de
de largura e 10 mm de comprimento, dissipando
por convecção livre de um lado para o ar onde a temperatura é
e k 0,026
.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a gente tem aqui. O exercício quer que a gente calcule o número de Nusselt para um componente eletrônico que está liberando calor por convecção natural. A matéria envolvida é transferência de calor por convecção, e vamos precisar entender como calcular o coeficiente de transferência de calor e, a partir disso, o número de Nusselt. Vamos usar fórmulas que relacionam potência dissipada, área, diferença de temperatura e a condutividade térmica do ar.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Temperatura da superfície do componente:
- Temperatura do ar ambiente:
- Diferença de temperatura (
): - Largura do componente:
- Comprimento do componente:
- Potência dissipada por convecção (
): - Condutividade térmica do ar (
):
Passo 3
Vamos calcular a área (
) pela qual o calor está sendo transferido. Como o componente é horizontal e retangular, a área é:
Passo 4
Agora, usamos a fórmula da potência dissipada por convecção para encontrar o coeficiente de transferência de calor (
):
Substituindo os valores:
Passo 5
Com o coeficiente
encontrado, podemos calcular o número de Nusselt (
) usando a fórmula:
Onde
é o comprimento característico, que neste caso é
. Substituindo os valores:
Resposta
O número de Nusselt para as condições fornecidas é aproximadamente 51,28.
Exercícios relacionados
Um coletor solar de placa plana é colocado horizontalmente em um telhado. Para determinar sua eficiência, é necessário calcular a perda de calor para o ambiente a partir da superfície. O coletor é uma longa tira com 1 ft de largura. Sua temperatura superficial é de
. Se um vento a
estiver soprando sobre o coletor a uma velocidade de
, calcule as quantidades a seguir na posição
. As propriedades do ar na temperatura de filme
são
;
e
. (R: 0,36 Btu/(h.ft
))
Calcule o número de Nusselts para as seguintes situações: Um fluxo de gás
e
sobre uma lâmina de turbina de comprimento de corda de 20 mm , onde o coeficiente médio de transferência de calor é
.
Um coletor solar de placa plana é colocado horizontalmente em um telhado. Para determinar sua eficiência, é necessário calcular a perda de calor para o ambiente a partir da superfície. O coletor é uma longa tira com 1 ft de largura. Sua temperatura superficial é de
. Se um vento a
estiver soprando sobre o coletor a uma velocidade de
, calcule a taxa de transferência de calor por convecção. As propriedades do ar na temperatura de filme
são
;
e
.
Uma bola de aço inoxidável (
) de 15 cm de diâmetro é removida de um forno a uma temperatura uniforme de
. A bola é então colocada em um fluxo de ar a 1 atm de
uma velocidade de
. A temperatura da superfície da bola eventualmente cai para
. Determine o coeficiente convectivo médio de transferência de calor durante o processo de resfriamento e estime quanto tempo é necessário para se alcançar a temperatura de
. (R:
.