Beleza, vamos lá! Você quer estimar o coeficiente de transferência de calor para escoamento laminar de três fluidos diferentes (água líquida, ar e óleo SAE30) sobre uma placa plana. Estamos lidando com transferência de calor em escoamento laminar, então vamos precisar de algumas propriedades físicas dos fluidos e usar algumas fórmulas da termodinâmica e da mecânica dos fluidos para encontrar o coeficiente .
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o Número de Reynolds (), que nos ajuda a determinar se o fluxo é laminar ou turbulento. A fórmula é:
Onde:
é a velocidade do fluido (2 m/s),
é a posição sobre a placa (0,1 m),
é a viscosidade cinemática do fluido.
Vamos precisar dos valores de para cada fluido:
Água líquida:
Ar:
Óleo SAE30:
Passo 3
Depois de calcular , vamos calcular o Número de Prandtl (), que relaciona a viscosidade ao difusividade térmica do fluido. A fórmula é:
Onde:
é a capacidade térmica a pressão constante,
é a viscosidade dinâmica,
é a condutividade térmica.
Valores aproximados de :
Água líquida:
Ar:
Óleo SAE30:
Passo 4
Com e em mãos, podemos calcular o Número de Nusselt () para escoamento laminar sobre uma placa plana usando a correlação:
O Número de Nusselt relaciona a transferência de calor convectiva com a transferência de calor condutiva no fluido.
Passo 5
Finalmente, para encontrar o coeficiente de transferência de calor (), usamos a relação:
Onde:
é a condutividade térmica do fluido,
é a posição sobre a placa (0,1 m).
Vamos precisar dos valores de para cada fluido:
Água líquida:
Ar:
Óleo SAE30:
Resposta
Após realizar os cálculos para cada fluido, obtemos os seguintes coeficientes de transferência de calor na posição :