Nas fábricas de processamento de metais, os trabalhadores geralmente operam perto de superfícies metálicas quentes. Superfícies quentes expostas são perigosas pois podem potencialmente causar queimaduras na pele humana. Superfícies metálicas acima de são consideradas extremamente quentes e danos à pele podem ocorrer instantaneamente em contato com superfícies nessa temperatura. Em uma planta que processa placas de metal, uma placa sendo transportada é resfriada por uma série de ventiladores, em um ambiente com temperatura de . A placa tem 25 mm de espessura e tem uma condutividade térmica de . A temperatura na superfície inferior da placa é monitorada por um termômetro infravermelho (IR), que mede . Determine o valor mínimo do coeficiente de transferência de calor por convecção necessário para manter a superfície superior abaixo de . R.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que está acontecendo na questão. Temos uma placa de metal de 25 mm de espessura com condutividade térmica de . A parte inferior da placa está a e queremos que a parte superior não ultrapasse . O ambiente ao redor está a . A matéria envolvida aqui é a transferência de calor, especificamente condutividade térmica e convecção. Para resolver, vamos precisar aplicar as equações de condução de calor e convecção.

Passo 2

Vamos começar calculando a quantidade de calor que está passando por condução através da placa. A fórmula para a condução de calor é:
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor,
  • é a condutividade térmica,
  • é a área (que neste caso se cancela na equação final),
  • é a temperatura da superfície inferior,
  • é a temperatura da superfície superior,
  • é a espessura da placa.

Passo 3

Agora, consideramos a transferência de calor por convecção na superfície superior da placa. A fórmula para convecção é:
Onde:
  • é o coeficiente de transferência de calor por convecção,
  • é a temperatura do ambiente.

Passo 4

Como o sistema está em equilíbrio térmico, a quantidade de calor conduzida é igual à quantidade de calor conveccionada. Portanto, podemos igualar as duas equações:

Passo 5

Agora, vamos isolar o na equação para encontrar o coeficiente de transferência de calor por convecção necessário:

Passo 6

Substituindo os valores fornecidos:

Resposta

O coeficiente mínimo de transferência de calor por convecção necessário é de aproximadamente .

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Considere uma extensa parede plana de espessura , condutividade térmica e área da superfície A . O lado esquerdo da parede é mantido a uma temperatura constante , enquanto o lado direito perde calor por convecção para o ar ambiente a com coeficiente de transferência de calor . Considerando uma condutividade térmica constante e ausência de geração de calor na parede, © avalie a taxa de transferência de calor através da parede. .
Para os campos de velocidade dados abaixo, determine:
a. Se o campo de escoamento é uni, bi ou tridimensional, e por quê.
b. Se o escoamento é em regime permanente ou transiente, e por quê. (a e b são constantes.)
(7)
Determine a vazão que escoa por uma tubulação de PVC sabendo que o primeiro trecho apresenta-se com diâmetro de 75 mm e comprimento de 48 m e o segundo trecho com diâmetro de 50 mm e comprimento de 102 m . A energia disponivel é de desconsidere as perdas de carga localizada.
Mostre que