Uma placa plana fina e quadrada tem
de cada lado. O ar a 10
escoa ao longo das superfícies superior e inferior da placa na direção paralela à aresta, com velocidade de
. A superfície da placa é mantida a uma temperatura constante de
. A placa é montada em uma escala que mede a força de arrasto de 1,5 N .
(a) Determine o regime do escoamento (laminar ou turbulento);
(a) Determine o regime do escoamento (laminar ou turbulento);
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma placa quadrada de 1,2 metros de lado, onde o ar está escoando paralelamente à placa com uma velocidade de 48 km/h. A placa está a uma temperatura constante de 54°C, e o ar tem 10°C. Queremos descobrir se o fluxo de ar sobre essa placa é laminar ou turbulento. Para resolver isso, vamos usar o conceito de Número de Reynolds, que ajuda a determinar o regime do escoamento. Precisamos das fórmulas para calcular o Número de Reynolds e algumas propriedades do ar na temperatura dada.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a velocidade do ar de km/h para m/s, porque as unidades precisam estar compatíveis no cálculo do Número de Reynolds.
Passo 3
Agora, vamos identificar o comprimento característico
, que, neste caso, é o lado da placa:
.
Passo 4
Precisamos da viscosidade cinemática
do ar a 10°C. Consultando uma tabela de propriedades do ar, encontramos que
a 10°C (283 K) é aproximadamente
.
Passo 5
Com esses valores, podemos calcular o Número de Reynolds usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 6
Agora, interpretamos o Número de Reynolds. Se
, o fluxo é laminar. Se
, o fluxo é turbulento. Nosso cálculo deu
, que é maior que
.
Resposta
O fluxo de ar sobre a placa está em regime turbulento.
Exercícios relacionados
Uma placa plana fina e quadrada tem
de cada lado. O ar a 10
escoa ao longo das superfícies superior e inferior da placa na direção paralela à aresta, com velocidade de
. A superfície da placa é mantida a uma temperatura constante de
. A placa é montada em uma escala que mede a força de arrasto de 1,5 N .
(b) Determine a taxa total de transferência de calor a partir da placa para o ar;
(b) Determine a taxa total de transferência de calor a partir da placa para o ar;
Para Regime Laminar:
Para Regime Turbulento:
com a transição ocorrendo em . Determinar qual a percentagem de transferência de massa que ocorre na zona laminar através da placa plana, se o número de Reynolds na extremidade da placa é
. Resp.: 5,7%
Para Regime Turbulento:
com a transição ocorrendo em
Um tanque é alimentado com água (
) por uma tubulação de entrada que tem diâmetro de 4 cm e esvaziado por uma tubulação de saíida com diâmetro de 6 cm . Sabe-se ainda que a velocidade média na entrada é
, que o tanque acumula 50 kg a cada 30 min e que a velocidade na saida da tubulação,
, é dada pela equação:
(a) Desenhe o esquema do problema proposto colocando todas as informaçöes fornecidas.
(b) Calcule a taxa de acumulo em e indique, a partir dessa resposta, indique se o sistema está em regime estacionário ou transiente.
© Equacione o balanço global de massa para o sistema e se for necessário desprezar algum termo explique por que.
(d) Calcule a velocidade média na saida da tubulação.
(e) Calcule a velocidade máxima na saida da tubulação.
(b) Calcule a taxa de acumulo em
© Equacione o balanço global de massa para o sistema e se for necessário desprezar algum termo explique por que.
(d) Calcule a velocidade média na saida da tubulação.
(e) Calcule a velocidade máxima na saida da tubulação.
Num região onde a pressão atmosférica é
, ar a 200 C flui com uma velocidade de
sobre uma placa plana de
. A placa está a 1400 C. Calcule a taxa de transferência de calor se o ar flui a) na maior direção da placa ; b) na menor direção da placa.